ES2914042T3 - Method and apparatus for commissioning branch circuit voltage sensors and branch circuit current sensors for branch circuit monitoring systems - Google Patents
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Abstract
Un método para un sistema (2) de monitorización de corriente de ramificación que emplea una configuración de cableado Wye bifásica, en donde el sistema (2) de monitorización de corriente de ramificación tiene una primera fase y una segunda fase, comprendiendo el método: obtener una medición de voltaje usando un sensor (24) de voltaje asociado con la primera fase; obtener una medición de corriente usando un sensor (34) de corriente de circuito de ramificación, en donde el sensor (34) de corriente de circuito de ramificación está previsto para medir una corriente de fase de la primera fase; determinar un ángulo de fase entre la medición de voltaje y la medición de corriente; y usar el ángulo de fase y un conjunto de reglas que incluyen una pluralidad de reglas predeterminadas para identificar al menos una asociación de fase y al menos una polaridad para el sensor (34) de corriente de circuito de ramificación, en donde el uso del ángulo de fase y el conjunto de reglas comprende: determinar que el sensor (34) de corriente de circuito de ramificación es uno de: (i) asociado con la primera fase con una polaridad normal o (ii) asociado con la segunda fase con una polaridad invertida en respuesta a que el ángulo de fase satisfaga una primera de las reglas; o determinar que el sensor (34) de corriente de circuito de ramificación es uno de: (i) asociado con la primera fase con una polaridad invertida o (ii) asociado con la segunda fase con una polaridad normal en respuesta a que el ángulo de fase satisfaga una segunda de las reglas, en donde la primera de las reglas comprende que el ángulo de fase esté dentro de un primer rango o un segundo rango y la segunda de las reglas comprende que el ángulo de fase esté dentro de un tercer rango, y en donde el primer rango es mayor o igual a 0° y menor de 20°, en donde el segundo rango es mayor de 320°y menor de 360°, y en donde el tercer rango es mayor de 140°y menor de 200°; o determinar que el sensor (34) de corriente de circuito de ramificación es uno de: (i) asociado con la primera fase con una polaridad normal o (ii) asociado con la segunda fase con una polaridad invertida en respuesta a que el ángulo de fase satisfaga una tercera de las reglas; o determinar que el sensor (34) de corriente de circuito de ramificación es uno de: (i) asociado con la primera fase con una polaridad invertida o (ii) asociado con la segunda fase con una polaridad normal en respuesta a que el ángulo de fase satisfaga una cuarta de las reglas, en donde la tercera de las reglas comprende que el ángulo de fase esté dentro de un cuarto rango y la cuarta de las reglas comprende que el ángulo de fase esté dentro de un quinto rango, y en donde el cuarto rango es mayor de 20° y menor de 80°, y en donde el quinto rango es mayor de 200°y menor de 260°.A method for a branch current monitoring system (2) employing a bi-phase Wye wiring configuration, wherein the branch current monitoring system (2) has a first phase and a second phase, the method comprising: obtaining a voltage measurement using a voltage sensor (24) associated with the first phase; obtaining a current measurement using a branch circuit current sensor (34), wherein the branch circuit current sensor (34) is arranged to measure a phase current of the first phase; determine a phase angle between the voltage measurement and the current measurement; and using the phase angle and a set of rules including a plurality of predetermined rules to identify at least one phase association and at least one polarity for the branch circuit current sensor (34), wherein the use of the angle and the rule set comprises: determining that the branch circuit current sensor (34) is one of: (i) associated with the first phase with a normal polarity or (ii) associated with the second phase with a normal polarity. inverted in response to the phase angle satisfying a first of the rules; or determining that the branch circuit current sensor (34) is one of: (i) associated with the first phase with a reversed polarity or (ii) associated with the second phase with a normal polarity in response to the angle of phase satisfies a second of the rules, wherein the first of the rules comprises that the phase angle is within a first range or a second range and the second of the rules comprises that the phase angle is within a third range, and where the first range is greater than or equal to 0° and less than 20°, where the second range is greater than 320° and less than 360°, and where the third range is greater than 140° and less than 200° °; or determining that the branch circuit current sensor (34) is one of: (i) associated with the first phase with a normal polarity or (ii) associated with the second phase with a reversed polarity in response to the angle of phase satisfies a third of the rules; or determining that the branch circuit current sensor (34) is one of: (i) associated with the first phase with a reversed polarity or (ii) associated with the second phase with a normal polarity in response to the angle of phase satisfies a fourth of the rules, where the third of the rules comprises that the phase angle is within a fourth range and the fourth of the rules comprises that the phase angle is within a fifth range, and where the fourth range is greater than 20° and less than 80°, and wherein the fifth range is greater than 200° and less than 260°.
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
Método y aparato para la puesta en servicio de sensores de voltaje y sensores de corriente de circuito de ramificación para sistemas de monitorización de circuitos de ramificaciónMethod and apparatus for commissioning branch circuit voltage sensors and branch circuit current sensors for branch circuit monitoring systems
AntecedentesBackground
CampoCountryside
El concepto descrito se refiere generalmente a medidores de energía o alimentación eléctrica en sistemas de alimentación eléctrica polifásica y, más particularmente, a la puesta en servicio y diagnóstico de sensores de voltaje y sensores de corriente en diferentes configuraciones de cableado para sistemas de monitorización de circuito de ramificación usados en sistemas de alimentación eléctrica polifásica.The concept described refers generally to power or energy meters in polyphase power systems and, more particularly, to the commissioning and diagnostics of voltage sensors and current sensors in different wiring configurations for circuit monitoring systems. branch cables used in polyphase power systems.
Información de antecedentesbackground information
En un sistema de monitorización de circuito de ramificación, un panel de servicio de forma típica tiene barras colectoras que tienen voltajes polifásicos que pueden medirse usando sensores de voltaje. Además, el panel también tiene múltiples sensores de corriente principales en las barras colectoras. Por otro lado, el panel de servicio puede tener ramificaciones y sensores de corriente de circuito de ramificación asociados. Para una medición adecuada, es fundamental que esos sensores de voltaje y corriente estén configurados correctamente. Las configuraciones incorrectas frecuentemente implican sensores de voltaje cableados a fases erróneas, sensores de corriente de circuito de ramificación asociados con fases erróneas, o sensores de corriente de circuito de ramificación agrupados incorrectamente.In a branch circuit monitoring system, a service panel typically has bus bars that have polyphase voltages that can be measured using voltage sensors. In addition, the panel also has multiple main current sensors on the busbars. On the other hand, the service panel may have branches and associated branch circuit current sensors. For proper measurement, it is critical that those voltage and current sensors are configured correctly. Misconfigurations frequently involve voltage sensors wired to wrong phases, branch circuit current sensors associated with wrong phases, or incorrectly grouped branch circuit current sensors.
Un enfoque convencional para poner en servicio y diagnosticar un sistema de monitorización de circuito de ramificación se basa en una comprensión del diseño físico del sistema y los valores medidos por los sensores de voltaje y corriente, valores que se usan para calcular valores de energía reales, reactivos y aparentes. Los sensores de corriente de circuito de ramificación se agrupan basándose en el diseño físico, que se usan para calcular la energía de la ramificación. Un fallo en la comprensión del diseño físico del sistema frecuentemente da como resultado una configuración incorrecta. Las configuraciones incorrectas pueden producir valores de energía de ramificación reales, reactivos, aparentes y similares.A conventional approach to commissioning and diagnosing a branch circuit monitoring system is based on an understanding of the physical design of the system and the values measured by the voltage and current sensors, values that are used to calculate actual power values. reactive and apparent. Branch circuit current sensors are grouped based on physical design, which are used to calculate branch power. A failure to understand the physical design of the system frequently results in incorrect configuration. Incorrect settings can produce real, reactive, apparent, and similar branch energy values.
Se centra la atención en el documento US 2015 042 311 A1, que muestra un sistema para un sistema de alimentación eléctrica trifásica que incluye una pluralidad de sensores de voltaje que detectan voltajes trifásicos del sistema de alimentación eléctrica trifásica, una pluralidad de sensores de corriente que detectan corrientes trifásicas del sistema de alimentación eléctrica trifásica, y un número de transformadores de analógico a digital que convierten los voltajes trifásicos detectados y las corrientes trifásicas detectadas del sistema de alimentación eléctrica trifásica a los valores digitales correspondientes. Un procesador calcula a partir de los valores digitales correspondientes al menos dos ángulos de fase entre voltaje y corriente para al menos dos de tres fases del sistema de alimentación eléctrica trifásica, diagnostica polaridades y asociaciones de fases para al menos dos de los sensores de corriente basándose en, para cada uno de los al menos dos sensores de corriente, una configuración de cableado predeterminada del sistema de alimentación eléctrica trifásica y uno correspondiente de los al menos dos ángulos de fase están dentro de un rango angular predeterminado correspondiente, y emite resultados de diagnóstico correspondientes.Attention is focused on document US 2015 042 311 A1, which shows a system for a three-phase power supply system that includes a plurality of voltage sensors that detect three-phase voltages of the three-phase power supply system, a plurality of current sensors that sense three-phase currents of the three-phase power system, and a number of analog-to-digital transformers that convert the sensed three-phase voltages and sensed three-phase currents of the three-phase power system to corresponding digital values. A processor calculates from the corresponding digital values at least two phase angles between voltage and current for at least two of three phases of the three-phase power system, diagnoses polarities and phase associations for at least two of the current sensors based on in, for each of the at least two current sensors, a predetermined three-phase power system wiring configuration and a corresponding one of the at least two phase angles are within a corresponding predetermined angular range, and outputs diagnostic results corresponding.
SumarioSummary
Según la presente invención, se dan a conocer un método, un módulo y un medio legible según lo descrito en las reivindicaciones 1, 2 y 3. En una realización, se proporciona un método según la reivindicación 1 para un sistema de monitorización de corriente de ramificación que emplea una configuración de cableado Wye bifásica.According to the present invention, a method, a module and a readable medium as described in claims 1, 2 and 3 are provided. In one embodiment, a method according to claim 1 is provided for a power current monitoring system. branch employing a bi-phase Wye wiring configuration.
En otra realización, se proporciona un módulo de medidor de circuito de ramificación según la reivindicación 2 para un sistema de monitorización de corriente de ramificación que emplea una configuración de cableado Wye bifásica. Las Figs. 1A y 1B son un diagrama esquemático de un sistema de monitorización de circuito de ramificación según una realización ilustrativa no limitativa en donde puede implementarse el concepto descrito;In another embodiment, a branch circuit meter module according to claim 2 is provided for a branch current monitoring system employing a bi-phase Wye wiring configuration. Figs. 1A and 1B are a schematic diagram of a branch circuit monitoring system according to an illustrative non-limiting embodiment in which the described concept can be implemented;
la Fig. 2 es un diagrama de circuito de una configuración ilustrativa de cableado Wye trifásica de 4 alambres; la Fig. 3 es un diagrama de circuito de una configuración ilustrativa de cableado Delta trifásica de 3 alambres; la Fig. 4 es un diagrama de circuito de una configuración ilustrativa de cableado Delta trifásica de 4 alambres; la Fig. 5 es un diagrama de circuito de una configuración ilustrativa de cableado Delta con conexión a tierra trifásica; la Fig. 6 es un diagrama de circuito de una configuración ilustrativa de cableado Wye bifásica;Fig. 2 is a circuit diagram of an illustrative 4-wire, 3-phase Wye wiring configuration; Fig. 3 is a circuit diagram of an illustrative 3-wire 3-phase Delta wiring configuration; Fig. 4 is a circuit diagram of an illustrative 4-wire, 3-phase Delta wiring configuration; Fig. 5 is a circuit diagram of an illustrative three-phase grounded Delta wiring configuration; Fig. 6 is a circuit diagram of an illustrative bi-phase Wye wiring configuration;
la Fig. 7 es un diagrama de circuito de una configuración ilustrativa de cableado de 3 alambres monofásica; la Fig. 8 es un diagrama esquemático de una arquitectura global de un método y aparato para el diagnóstico de sensor actual según una realización ilustrativa como se implementa por/en el sistema de monitorización de circuito de ramificación de las Figs. 1A y 1B;Fig. 7 is a circuit diagram of an illustrative single-phase 3-wire wiring configuration; Fig. 8 is a schematic diagram of an overall architecture of a method and apparatus for current sensor diagnosis according to an illustrative embodiment as implemented by/in the branch circuit monitoring system of Figs. 1A and 1B;
la Fig. 9 es un diagrama de fasor Van, Vbn, Vcn y Vab, VBc, VCa en un sistema de alimentación trifásico con voltajes trifásicos equilibrados;Fig. 9 is a phasor diagram Van, Vbn, Vcn and Vab, VBc, VCa in a three-phase power system with balanced three-phase voltages;
la Fig. 10A es un diagrama de fasor que muestra la relación entre los voltajes VAn, VBn, y las mediciones de corriente, /a, Ib según una realización del concepto descrito;Fig. 10A is a phasor diagram showing the relationship between voltages, VAn, VBn, and current measurements, /a, Ib according to one embodiment of the described concept;
la Fig. 10B es un diagrama de fasor que muestra la relación entre las mediciones de voltaje Van, Vbn, Vcn, y las mediciones de corriente, /a, Ib según una realización del concepto descrito;Fig. 10B is a phasor diagram showing the relationship between voltage measurements, Van, Vbn, Vcn, and current measurements, /a, Ib according to one embodiment of the described concept;
la Fig. 11 es un diagrama de fasor de voltajes VAn, VBn, y las mediciones de voltaje, Van, Vbn, Vcn según una realización del concepto descrito;Fig. 11 is a phasor diagram of voltages VAn, VBn, and voltage measurements, V an , V bn , V cn according to one embodiment of the described concept;
la Fig. 12 es un diagrama de fasor que muestra la relación entre las mediciones de voltaje V an, V bn, y las mediciones de corriente, /a, Ib según una realización del concepto descrito; yFig. 12 is a phasor diagram showing the relationship between voltage measurements, V an , V b n , and current measurements, / a , I b according to one embodiment of the described concept; Y
la Fig. 13 es un diagrama de fasor que muestra la relación entre las mediciones de voltaje Van y las mediciones de corriente, Ia según una realización del concepto descrito.Fig. 13 is a phasor diagram showing the relationship between voltage measurements, Van, and current measurements, I a according to one embodiment of the described concept.
Descripción de las realizaciones preferidasDescription of the preferred embodiments
Como se utiliza en la presente memoria, la afirmación de que dos o más piezas están “acopladas” entre sí significa que las piezas están unidas entre sí directamente o unidas a través de una o más piezas intermedias.As used herein, the statement that two or more pieces are "coupled" together means that the pieces are attached to each other directly or through one or more intermediate pieces.
Tal y como se utiliza en la presente memoria, el término “ número” significa uno o un entero mayor que uno (es decir, una pluralidad).As used herein, the term "number" means one or an integer greater than one (ie, a plurality).
Tal y como se utiliza en la presente memoria, el término “procesador” se referirá a un dispositivo analógico y/o digital programable que puede almacenar, recuperar y procesar datos; un ordenador; una estación de trabajo; un ordenador personal; un procesador de señal digital; un microprocesador; un microcontrolador; un microordenador; una unidad de procesamiento central; un controlador; un ordenador central; un miniordenador; un servidor; un procesador en red; o cualquier dispositivo o aparato de procesamiento adecuado.As used herein, the term "processor" shall refer to a programmable analog and/or digital device that can store, retrieve, and process data; a computer; a workstation; a personal computer; a digital signal processor; a microprocessor; a microcontroller; a microcomputer; a central processing unit; a controller; a central computer; a minicomputer; A server; a network processor; or any suitable processing device or apparatus.
El concepto descrito proporciona un método y aparato que diagnostica polaridades de sensor de corriente y asociaciones de fases en diferentes configuraciones de cableado para relés protectores o medidores de energía o alimentación eléctrica en sistemas de alimentación eléctrica polifásica. El método y el aparato monitoriza los ángulos de fase entre las formas de onda de voltaje y corriente, y diagnostica polaridad y asociaciones de fase de los sensores de corriente en diferentes configuraciones de cableado usando los ángulos de fase monitorizados. Las corrientes y los voltajes se miden a través de sensores de voltaje y corriente, respectivamente, y los voltajes y las corrientes medidas se convierten en respectivas muestras discretas de voltaje y corriente mediante transformadores de analógico a digital. Se calcula un ángulo de fase entre el voltaje y la corriente para cada fase, y las polaridades y las asociaciones de fases de los sensores de corriente bajo diferentes configuraciones de cableado se diagnostican basándose en el ángulo de fase. Los resultados del diagnóstico se emiten para indicar las polaridades y las asociaciones de fase determinadas. Los resultados del diagnóstico pueden almacenarse y pueden usarse para solución de problemas u otros fines de diagnósticoThe disclosed concept provides a method and apparatus that diagnoses current sensor polarities and phase associations in different wiring configurations for protective relays or power or energy meters in polyphase power systems. The method and apparatus monitors the phase angles between voltage and current waveforms, and diagnoses polarity and phase associations of current sensors in different wiring configurations using the monitored phase angles. Currents and voltages are measured via voltage and current sensors, respectively, and the measured voltages and currents are converted to respective discrete voltage and current samples via analog-to-digital transformers. A phase angle between the voltage and current is calculated for each phase, and the polarities and phase associations of the current sensors under different wiring configurations are diagnosed based on the phase angle. Diagnostic results are output to indicate the determined polarities and phase associations. Diagnostic results can be stored and can be used for troubleshooting or other diagnostic purposes
El concepto descrito proporciona un método y un aparato para validar los diagnósticos de sensor de corriente de circuito de ramificación basados en cálculos de energía real y reactiva. En otro aspecto más, el concepto descrito proporciona un método y un aparato para detectar la configuración de cableado de un sistema de alimentación eléctrica basándose en una relación de voltaje particular que se determina para el sistema de alimentación eléctrica. El concepto descrito proporciona un método y aparato para diagnosticar condiciones de intercambio de voltaje en un sistema de alimentación eléctrica. Los detalles de cada uno de estos conceptos descritos según diversas realizaciones ilustrativas se describen en detalle en la presente memoria.The described concept provides a method and apparatus for validating branch circuit current sensor diagnostics based on real and reactive power calculations. In yet another aspect, the disclosed concept provides a method and apparatus for detecting the wiring configuration of an electrical power system based on a particular voltage ratio that is determined for the electrical power system. The described concept provides a method and apparatus for diagnosing voltage exchange conditions in an electrical power system. The details of each of these concepts described according to various illustrative embodiments are described in detail herein.
Las Figs. 1A y 1B son un diagrama esquemático de un sistema 2 de monitorización de circuito de ramificación según una realización ilustrativa no limitativa en donde puede implementarse el concepto descrito. Para facilitar la ilustración, el sistema 2 de monitorización de circuito de ramificación se divide entre las dos figuras separadas (Figs.Figs. 1A and 1B are a schematic diagram of a branch circuit monitoring system 2 according to an illustrative non-limiting embodiment where the described concept can be implemented. To facilitate illustration, the branch circuit monitoring system 2 is divided between the two separate figures (Figs.
1A y 1B), con la Fig. 1A que muestra el cableado de la “ Red eléctrica” y “Voltajes” y la Fig. 1B que muestra la configuración de cableado de circuito de ramificación.1A and 1B), with Fig. 1A showing the “Mains” and “Voltages” wiring and Fig. 1B showing the branch circuit wiring configuration.
Como se ve en las figuras 1A y 1B, el sistema 2 de monitorización de circuito de ramificación incluye una fuente 4 de alimentación principal, tal como, sin limitación, una fuente de alimentación de utilidad, que en la realización ilustrada es una fuente de alimentación de CA trifásica. La fuente 4 de alimentación principal proporciona fases A, B y C a un disyuntor principal 6 a través de una barra colectora 8 que tiene conductores 8A, 8B y 8C. El disyuntor principal 6 es un disyuntor de 3 polos convencional para proporcionar una funcionalidad de protección de circuitos al sistema 2 de monitorización de circuito de ramificación. La salida del disyuntor principal 6 está acoplada a una barra colectora 10 que tiene conductores 10A (que lleva la fase A), 10B (que lleva la fase B) y 10C (que lleva la fase C).As seen in Figures 1A and 1B, the branch circuit monitoring system 2 includes a primary power source 4, such as, without limitation, a utility power source, which in the illustrated embodiment is a utility power source. three-phase AC. The main power source 4 provides phases A, B and C to a main circuit breaker 6 through a bus bar 8 having conductors 8 A, 8 B and 8 C. The main circuit breaker 6 is a conventional 3 pole circuit breaker to provide a circuit protection functionality to the branch circuit monitoring system 2. The output of the main circuit breaker 6 is coupled to a bus bar 10 having conductors 10A (carrying phase A), 10B (carrying phase B) and 10C (carrying phase C).
Como se ve en las figuras 1A y 1B, el sistema 2 de monitorización de circuito de ramificación incluye además una base 12 de medidor para proporcionar una funcionalidad de medición de energía para el sistema 2 de monitorización de circuito de ramificación. Los módulos 14A y 14B de medidor de circuito de ramificación primero y segundo están acoplados a la base 12 de medidor como se muestra. Cada módulo 14 de medidor de circuito de ramificación está estructurado para proporcionar la funcionalidad descrita brevemente anteriormente y con mayor detalle en la presente memoria. Aunque en la realización ilustrada el sistema 2 de monitorización de circuito de ramificación incluye un primer y un segundo módulos 14A y 14B de medidor de circuito de ramificación como se acaba de describir (cada uno asociado con un grupo particular de circuitos de ramificación), se entenderá que esto es solo ilustrativo, y que la funcionalidad de los dos módulos 14 de medidor de circuito de ramificación puede combinarse en un único módulo 14 de medidor de circuito de ramificación. Además, el sistema 2 de monitorización de circuito de ramificación también incluye más de 2 módulos 14 de medidor de circuito de ramificación, por ejemplo cuatro, seis u ocho de dichos módulos.As seen in Figures 1A and 1B, the branch circuit monitoring system 2 further includes a meter base 12 to provide power metering functionality for the branch circuit monitoring system 2 . First and second branch circuit meter modules 14A and 14B are coupled to meter base 12 as shown. Each branch circuit meter module 14 is structured to provide the functionality described briefly above and in greater detail herein. Although in the illustrated embodiment the branch circuit monitoring system 2 includes first and second branch circuit meter modules 14A and 14B as just described (each associated with a particular group of branch circuits), It will be understood that this is illustrative only, and that the functionality of the two branch circuit meter modules 14 may be combined in a single branch circuit meter module 14. Furthermore, the branch circuit monitoring system 2 also includes more than 2 branch circuit meter modules 14, for example four, six or eight such modules.
En la realización ilustrativa, cada módulo 14A, 14B de medidor de circuito de ramificación comprende un dispositivo informático que tiene un sistema de control que incluye un procesador 16A, 16B y una memoria 18A, 18B. El procesador 16A, 16B puede ser, por ejemplo, y sin limitación, un microprocesador (pP), un microcontrolador o algún otro dispositivo de procesamiento adecuado, que está interconectado con la memoria 18A, 18B. La memoria 18A, 18B puede ser una cualquiera o más de una variedad de tipos de medios de almacenamiento internos y/o externos tal como, sin limitarse a, RAM, ROM, EPROM(s), EEPROM(s), FLASH, y lo similar que proporcionan un registro de almacenamiento, es decir, un medio legible por máquina, para almacenamiento de datos tal como de la manera de un área de almacenamiento interno de un ordenador, y puede ser memoria volátil o memoria no volátil. La memoria 18A, 18B ha almacenado en la misma un número de rutinas que son ejecutables por el procesador 16. Una o más de las rutinas implementan (por medio de instrucciones ejecutables por ordenador/procesador) al menos una realización de los métodos analizados brevemente anteriormente y con mayor detalle a continuación para poner en servicio y diagnosticar sensores de voltaje y corriente que forman una parte del sistema 2 de monitorización de circuito de ramificación bajo diferentes configuraciones de cableado.In the illustrative embodiment, each branch circuit meter module 14A, 14B comprises a computing device having a control system including a processor 16A, 16B and memory 18A, 18B. Processor 16A, 16B may be, for example, and without limitation, a microprocessor (pP), microcontroller, or some other suitable processing device, which is interfaced with memory 18A, 18B. Memory 18A, 18B may be any one or more of a variety of internal and/or external storage media types such as, but not limited to, RAM, ROM, EPROM(s), EEPROM(s), FLASH, and the like. similar that provide a storage register, ie, a machine-readable medium, for data storage such as in the manner of an internal storage area of a computer, and may be volatile memory or non-volatile memory. Memory 18A, 18B has stored therein a number of routines that are executable by processor 16. One or more of the routines implement (via computer/processor executable instructions) at least one embodiment of the methods briefly discussed above. and in greater detail below for commissioning and diagnosing voltage and current sensors that form a part of the branch circuit monitoring system 2 under different wiring configurations.
Como se ve en las figuras 1A y 1B, el sistema 2 de monitorización de circuito de ramificación también incluye un número de cargas 20, etiquetadas 20A-20F, que son alimentadas por la energía recibida de la fuente 4 de alimentación principal. En particular, como se ve en la Fig. 1B, cada carga 20 está acoplada a uno o más de los conductores 10A, 10B, 10C de la barra colectora 10 principal a través de un disyuntor asociado 22, que puede ser un disyuntor de 1 polo (etiquetado 22-1), un disyuntor de 2 polos (etiquetado 22-2) o un disyuntor de 3 polos (denominado 22-3), según sea apropiado.As seen in Figures 1A and 1B, branch circuit monitoring system 2 also includes a number of loads 20, labeled 20A-20F, which are powered by power received from main power source 4. In particular, as seen in Fig. 1B, each load 20 is coupled to one or more of the conductors 10A , 10B, 10C of the main busbar 10 through an associated circuit breaker 22 , which may be a 1-pole circuit breaker (labeled 22-1), a 2-pole circuit breaker (labeled 22-2), or a 3-pole circuit breaker (labeled 22-3), as appropriate.
En la Fig. 1A, el sistema 2 de monitorización de circuito de ramificación también incluye sensores 24A, 24B, 24C de voltaje para medir el voltaje de cada fase en la barra colectora 10 principal, y sensores 26A, 26B, 26C de corriente para medir la corriente de cada fase en la barra colectora 10 principal. Cada sensor 24 de voltaje puede ser, por ejemplo, y sin limitarse a, un transformador de potencial convencional, y cada sensor 26 de corriente puede ser, por ejemplo, y sin limitarse a, un transformador de corriente convencional. El sistema 2 de monitorización de circuito de ramificación también incluye un sensor 28 de voltaje neutro y un sensor 30 de corriente neutro para medir el voltaje y corriente en una línea neutra 32. Las señales generadas por los sensores 24 de voltaje, los sensores 26 de corriente, el sensor 28 de voltaje neutro y el sensor 30 de corriente neutra se proporcionan a cada módulo 14 de medidor de circuito de ramificación para su uso como se describe en la presente memoria.In Fig. 1A, the branch circuit monitoring system 2 also includes voltage sensors 24A, 24B, 24C for measuring the voltage of each phase on the main bus 10, and current sensors 26A, 26B, 26C for measuring the current of each phase in the main busbar 10. Each voltage sensor 24 may be, for example, and not limited to, a conventional potential transformer, and each current sensor 26 may be, for example, and not limited to, a conventional current transformer. The branch circuit monitoring system 2 also includes a neutral voltage sensor 28 and a neutral current sensor 30 for measuring the voltage and current on a neutral line 32. The signals generated by the voltage sensors 24, the current sensors 26 current, neutral voltage sensor 28 and neutral current sensor 30 are provided to each branch circuit meter module 14 for use as described herein.
En la Fig. 1B, el sistema 2 de monitorización de circuito de ramificación incluye un número de sensores 34 de corriente de circuito de ramificación, en donde, como se ve en la Fig. 1B, cada sensor 34 de corriente de circuito de ramificación está asociado con: (i) una fase particular de barra colectora 10 principal, (ii) un polo particular de uno particular de los disyuntores 22, y (iii) una carga particular 20. Cada sensor 34 de corriente de circuito de ramificación puede ser, por ejemplo, y sin limitarse a, un transformador de corriente convencional. Las señales generadas por los sensores 34 de corriente se proporcionan a uno de los módulos 14 de medidor de circuito de ramificación para su uso como se describe en la presente memoria. En la realización ilustrativa no limitativa, las señales generadas por los sensores 34 de corriente de circuito de ramificación ubicados en el lado izquierdo de la Fig. 1B y asociados con los disyuntores 22 en el lado izquierdo de la barra colectora 10 principal se proporcionan al módulo 14A de medidor de circuito de ramificación, y las señales generadas por los sensores 34 de corriente de circuito de ramificación ubicados en el lado derecho de la Fig. 1B y asociados con los disyuntores 22 en el lado derecho de barra colectora 10 principal se proporcionan al módulo 14B de medidor de circuito de ramificación.In Fig. 1B, the branch circuit monitoring system 2 includes a number of branch circuit current sensors 34, wherein, as seen in Fig. 1B, each branch circuit current sensor 34 is associated with: (i) a particular phase of main bus 10 , (ii) a particular pole of a particular one of the breakers 22, and (iii) a particular load 20. Each branch circuit current sensor 34 may be, for example, and not limited to, a conventional current transformer. The signals generated by the current sensors 34 are provided to one of the branch circuit meter modules 14 for use as described herein. In the non-limiting illustrative embodiment, signals generated by branch circuit current sensors 34 located on the left side of Fig. 1B and associated with circuit breakers 22 on the left side of main bus 10 are provided to the module branch circuit meter 14A, and the signals generated by the branch current sensors 34 branch circuit located on the right hand side of Fig. 1B and associated with circuit breakers 22 on the right hand side of main bus 10 are provided to branch circuit meter module 14B.
En el sistema 2 de monitorización de circuito de ramificación, como se acaba de describir, los sensores 24, 26, 28, 30 y 34 de voltaje y corriente son operables para medir formas de onda de voltaje y corriente, respectivamente. Las mediciones de voltaje son adquiridas de forma típica por los sensores de voltaje de una fase con respecto a una fase separada, o de una fase con respecto a un punto de referencia de voltaje (por ejemplo, neutro). Además, hay dos tipos de sensores de corriente en el sistema 2 de monitorización de circuito de ramificación. El primer tipo de sensor de corriente son los sensores 26 de corriente principales que están montados en los conductores 10A, 10B y 10C de la barra colectora 10 principal en un punto de entrada para, por ejemplo, un panel de servicio, y medir las corrientes agregadas para cada fase. El segundo tipo de sensor de corriente son los sensores 34 de corriente de circuito de ramificación. Los sensores 34 de corriente de circuito de ramificación están montados en cada circuito de ramificación asociado con una carga 20 respectiva, y miden la corriente del circuito de ramificación individual.In the branch circuit monitoring system 2, as just described, voltage and current sensors 24, 26, 28, 30 and 34 are operable to measure voltage and current waveforms, respectively. Voltage measurements are typically acquired by voltage sensors of one phase relative to a separate phase, or one phase relative to a voltage reference point (eg, neutral). Furthermore, there are two types of current sensors in the branch circuit monitoring system 2. The first type of current sensor is the main current sensors 26 which are mounted on the conductors 10A, 10B and 10C of the main bus bar 10 at an entry point to, for example, a service panel, and measure currents. added for each phase. The second type of current sensor is the branch circuit current sensors 34 . Branch circuit current sensors 34 are mounted on each branch circuit associated with a respective load 20, and measure individual branch circuit current.
En la realización ilustrativa, los transformadores 42, 44 de analógico a digital descritos en otra parte en la presente memoria (Fig. 8) se usan para convertir mediciones de voltaje y corriente en muestras de voltaje y corriente discretas, respectivamente, en una frecuencia de muestreo fe. La frecuencia de muestreo fe se expresa de forma típica en hercios (Hz) o muestras por ciclo. Por ejemplo, dado un sistema de alimentación eléctrica con una frecuencia de utilidad de fe = 60 Hz, una frecuencia de muestreo de 512 muestras por ciclo es equivalente a una frecuencia de muestreo de 30.720 Hz.In the illustrative embodiment, analog-to-digital transformers 42, 44 described elsewhere herein (FIG. 8) are used to convert voltage and current measurements into discrete voltage and current samples, respectively, at a frequency of faith sampling. The sampling rate fe is typically expressed in hertz (Hz) or samples per cycle. For example, given an electrical power system with a utility frequency of fe = 60 Hz, a sample rate of 512 samples per cycle is equivalent to a sample rate of 30,720 Hz.
Las mediciones de voltaje y corriente descritas anteriormente dependen de configuraciones de cableado. Para un sistema 2 de monitorización de circuito de ramificación usado en un sistema de alimentación eléctrica trifásica, la configuración de cableado es de forma típica uno de los siguientes casos posibles: Wye trifásica de 4 alambres; Delta trifásica de 3 alambres; Delta trifásica de 4 alambres; Delta trifásica con conexión a tierra; Wye bifásica; Monofásica de 3 alambres; y Monofásica de 2 alambres. Para cada configuración de cableado, los sensores 24, 26, 28, 30 y 34 de voltaje y corriente se configuran en consecuencia para proporcionar mediciones de voltaje y corriente. Descripción de diversas configuraciones de cableadoThe voltage and current measurements described above depend on wiring configurations. For a branch circuit monitoring system 2 used in a 3-phase power system, the wiring configuration is typically one of the following possible cases: Wye 3-phase 4-wire; 3-wire 3-phase delta; 3-phase 4-wire delta; 3-Phase Delta with Ground; Biphasic Wye; Single phase 3 wires; and Single-phase 2-wire. For each wiring configuration, the voltage and current sensors 24, 26, 28, 30 and 34 are configured accordingly to provide voltage and current measurements. Description of various wiring configurations
La descripción proporcionada a continuación describe las mediciones de voltaje y corriente que están asociadas con cada configuración de cableado particular indicada anteriormente. Esa descripción será útil para comprender las particularidades de los diversos aspectos del concepto descrito en cualquier otro sitio en la presente memoria.The description provided below outlines the voltage and current measurements that are associated with each particular wiring configuration listed above. That description will be helpful in understanding the particularities of the various aspects of the concept described elsewhere herein.
Wye trifásica de 4 alambresWye 3-phase 4-wire
La Fig. 2 es un diagrama 36A de circuito de una configuración ilustrativa de cableado Wye trifásica de 4 alambres. En la práctica, el N neutro está conectado a tierra G a través de al menos una resistencia con alta resistencia a la supresión de sobrevoltajes causados por los arcos de desconexión.Fig. 2 is a circuit diagram 36A of an illustrative 4-wire, 3-phase Wye wiring configuration. In practice, the neutral N is connected to ground G through at least one resistor with high resistance to suppression of overvoltages caused by tripping arcs.
En la configuración de cableado Wye trifásica de 4 alambres, las mediciones de voltaje se obtienen de forma típica por sensores de voltaje de una fase con respecto a un punto de referencia de voltaje, o de una fase con respecto a una fase separada. Por ejemplo, cuando las mediciones de voltaje son adquiridas por sensores de voltaje de una fase con respecto a un punto de referencia de voltaje en la Fig. 2, un sensor de voltaje destinado a la medición de voltaje Van se configura para medir voltaje de la fase A a neutro N. Un segundo sensor de voltaje destinado a la medición de voltaje VBn se configura para medir voltaje de la fase B a neutro N. Un tercer sensor de voltaje destinado a la medición de voltaje Vcn se configura para medir voltaje de la fase C a neutro N.In the 3-phase 4-wire Wye wiring configuration, voltage measurements are typically obtained by voltage sensing one phase relative to a voltage reference point, or one phase relative to a separate phase. For example, when voltage measurements are acquired by single-phase voltage sensors relative to a voltage reference point in Fig. 2, a voltage sensor intended for voltage measurement V an is configured to measure phase voltage. phase A to neutral N. A second voltage sensor intended to measure voltage VB n is configured to measure phase B to neutral N voltage. A third voltage sensor intended to measure voltage V cn is configured to measure voltage from phase C to neutral N.
De forma alternativa, cuando las mediciones de voltaje se adquieren por sensores de voltaje de una fase con respecto a una fase separada en la Fig. 2, un sensor de voltaje destinado a la medición de voltaje Vab se configura para medir voltaje de la fase A a la fase B. Un segundo sensor de voltaje destinado a la medición de voltaje VBc se configura para medir voltaje de la fase B a la fase C. Un tercer sensor de voltaje destinado a la medición de voltaje Vca se configura para medir voltaje de la fase C a la fase A.Alternatively, when voltage measurements are acquired by voltage sensors of one phase relative to a separate phase in Fig. 2, a voltage sensor intended for voltage measurement V ab is configured to measure phase voltage A to phase B. A second voltage sensor intended for voltage measurement VB c is configured to measure voltage from phase B to phase C. A third voltage sensor intended for voltage measurement V ac is configured to measure voltage from phase C to phase A.
Vale la pena señalar que las mediciones de voltaje Vab, VBc, Vca se relacionan con las mediciones de voltaje Van, Vbn, Vcn mediante:It is worth noting that the voltage measurements V ab , VB c , V ca are related to the voltage measurements V an , V bn , V cn by:
Vab=Van-V bn (1) Vab =Van -Vbn ( 1 )
Vbc=Vbn-V cn (2) Vbc = Vbn -Vcn (2)
Vca=Vcn-V an (3)V ac =V cn -V an (3)
En la Fig. 2, la dirección positiva de la medición de corriente de la fase A Ia se define como el nodo “A” a nodo “n” , y el voltaje VAn se define como el voltaje en el nodo “A” con respecto al voltaje en el nodo “ n” en la misma figura. De la misma manera, se aplican definiciones similares a las cantidades Ib, Ic, y VBn, Ven de las fases B y C. In Fig. 2, the positive direction of AI phase current measurement a is defined as node “A” to node “n”, and the voltage VAn is defined as the voltage at node “A” with respect to to the voltage at node “n” in the same figure. Likewise, similar definitions apply to the quantities I b , I c , and VBn, Ven of phases B and C.
Delta trifásica de 3 alambres3-wire 3-phase delta
La Fig. 3 es un diagrama 36B de circuito que muestra una configuración ilustrativa de cableado Delta trifásica de 3 alambres. El aumento del voltaje Vab se define como el voltaje en el nodo “A” con respecto al voltaje en el nodo “B” , y la corriente ¡ab se define la corriente que fluye del nodo “A” al nodo “ B” . De la misma manera, se aplican definiciones similares a voltajes Vbc, Vca y corrientes ¡Bc, ¡ca.Fig. 3 is a circuit diagram 36B showing an illustrative 3-wire 3-phase Delta wiring configuration. The voltage rise Vab is defined as the voltage at node “A” relative to the voltage at node “B”, and the current ¡ ab is defined as the current flowing from node “A” to node “B”. Similarly, similar definitions apply to voltages V bc , V ac and currents ¡B c , ¡ ac .
En la Figura, la dirección positiva de la medición de corriente de fase A de ¡a se define como desde la fuente al nodo “A” . De la misma manera, se aplican definiciones similares a las cantidades ¡B e ¡c de las fases B y C.In the Figure, the positive direction of the phase A current measurement of Ia is defined as from the source to node “A”. Similarly, similar definitions apply to the quantities ¡B and ¡c of phases B and C.
Delta trifásica de 4 alambres3-phase 4-wire delta
La Fig. 4 es un diagrama 36C de circuito que muestra una configuración ilustrativa de cableado Delta trifásica de 4 alambres. Esto también se conoce como configuración de cableado Delta de rama alta. En la práctica, el nodo “N” en un sistema Delta trifásico de 4 alambres es usualmente accesible, mientras que el nodo “n” en el mismo sistema Delta trifásico de 4 alambres no siempre se proporciona. Por consiguiente, las mediciones de voltaje Van, Vbn, Vcn y las mediciones de corriente ¡a, ¡b, ¡c están disponibles, mientras los voltajes VAn, VBn, Ven no están disponibles de forma típica.Fig. 4 is a circuit diagram 36C showing an illustrative 3-phase 4-wire Delta wiring configuration. This is also known as a high leg delta wiring configuration. In practice, node “N” in a 3-phase 4-wire Delta system is usually accessible, while node “n” in the same 3-phase 4-wire Delta system is not always provided. Therefore, voltage measurements Van, Vbn, Vcn and current measurements ¡ a , ¡ b , ¡ c are available, while voltages VAn, VBn, Ven are typically not available.
Delta trifásica con conexión a tierra3-Phase Delta with Ground
La Fig. 5 es un diagrama 36D de circuito que muestra 36C una configuración de cableado ilustrativa Delta trifásica con conexión a tierra. En la práctica, el nodo “N” en un sistema Delta trifásico con conexión a tierra usualmente es accesible, mientras que el nodo “n” en el mismo sistema Delta trifásico con conexión a tierra no siempre se proporciona. Por consiguiente, las mediciones de voltaje Van, Vcn y las mediciones de corriente ¡a, ¡c están disponibles, mientras los voltajes VAn, VBn, Ven no están disponibles de forma típica.Fig. 5 is a circuit diagram 36D showing 36C an illustrative 3-phase Delta with ground wiring configuration. In practice, the “N” node in a grounded 3-phase Delta system is usually accessible, while the “n” node in the same grounded 3-phase Delta system is not always provided. Therefore, voltage measurements V an , V cn and current measurements ¡ a , ¡ c are available, while voltages VAn, VBn, Ven are typically not available.
Wye bifásicaBiphasic Wye
La configuración de cableado Wye bifásica es un caso especial de la configuración de cableado Wye trifásica de 4 alambres. En un sistema Wye bifásico, solo se usan 2 de 3 fases. Por ejemplo, la figura 6 es un diagrama 36E de circuito que muestra una configuración de cableado Wye bifásica ilustrativa solo con Za y Zb conectados al lado de carga. En la práctica, el N neutro está conectado a tierra G a través de al menos una resistencia con alta resistencia a la supresión de sobrevoltajes causados por los arcos de desconexión.The 2-phase Wye wiring configuration is a special case of the 4-wire 3-phase Wye wiring configuration. In a biphasic Wye system, only 2 of 3 phases are used. For example, Figure 6 is a circuit diagram 36E showing an illustrative bi-phase Wye wiring configuration with only Z a and Z b connected to the load side. In practice, the neutral N is connected to ground G through at least one resistor with high resistance to suppression of overvoltages caused by tripping arcs.
Monofásica de 3 alambresSingle phase 3 wires
La Fig. 7 es un diagrama 36F de circuito que muestra una configuración ilustrativa de cableado monofásica de 3 alambres. Esto también se conoce como configuración de cableado de fase dividida. A diferencia de las configuraciones de cableado trifásicas, los nodos “A” , “ B” y “ N” son todos salidas de un transformador de toma de central, con un nodo neutro “ N” de forma típica conectado a tierra.Fig. 7 is a circuit diagram 36F showing an illustrative 3-wire single phase wiring configuration. This is also known as a split phase wiring configuration. Unlike 3-phase wiring configurations, nodes “A”, “B”, and “N” are all outputs from a plant tapped transformer, with neutral node “N” typically grounded.
Según la Fig. 7, dadas las salidas de transformador equilibradas, las mediciones de voltaje Van y Vbn tienen la siguiente relación:According to Fig. 7, given the balanced transformer outputs, the voltage measurements V an and V bn have the following relationship:
Van=-Vbn. (4)Van=-Vbn. (4)
Monofásica de 2 alambres2-wire single phase
La configuración de cableado monofásica de 2 alambres es un caso especial de la configuración de cableado monofásica de 3 alambres. En un sistema monofásico de 2 alambres, solo se usan 1 de 2 fases. Por ejemplo, haciendo referencia a 7, cuando solo Za se conecta, entonces el sistema Wye monofásico de 3 alambres original se convierte en un sistema monofásico de 2 alambres.The 2-wire single-phase wiring configuration is a special case of the 3-wire single-phase wiring configuration. In a single phase 2 wire system, only 1 of 2 phases are used. For example, referring to 7, when only Za is connected, then the original 3-wire single-phase Wye system becomes a 2-wire single-phase system.
Diagnóstico del sensor de corriente de circuito de ramificaciónBranch Circuit Current Sensor Diagnostics
Un aspecto particular del concepto descrito proporciona una metodología de diagnóstico del sensor de corriente de circuito de ramificación que determina si un sensor de corriente de circuito de ramificación se ha configurado con una polaridad correcta y se asocia con una fase correcta. El diagnóstico del sensor de corriente de circuito de ramificación del concepto descrito, descrito con mayor detalle a continuación, primero obtiene información de configuración de cableado, y después usa el ángulo de fase entre el voltaje y la corriente para determinar la configuración del sensor de corriente.A particular aspect of the disclosed concept provides a branch circuit current sensor diagnostic methodology that determines if a branch circuit current sensor has been configured with correct polarity and associated with correct phase. The branch circuit current sensor diagnosis of the described concept, described in more detail below, first obtains wiring configuration information, and then uses the phase angle between the voltage and current to determine the current sensor configuration. .
En relación con la implementación de este aspecto del concepto descrito, se proporcionan varios métodos para calcular el ángulo de fase entre el voltaje y la corriente. También se proporcionan métodos de diagnóstico para determinar si un sensor de corriente de circuito de ramificación se ha configurado con una polaridad correcta y se asocia con una fase correcta que es particular a cada configuración de cableado.In connection with the implementation of this aspect of the described concept, various methods are provided for calculating the phase angle between voltage and current. Diagnostic methods are also provided for determine if a branch circuit current sensor has been configured with correct polarity and is associated with a correct phase that is particular to each wiring configuration.
La Fig. 8 muestra una arquitectura global de un método y aparato de diagnóstico de sensor de corriente según una realización ilustrativa como se implementa por/en el sistema 2 de monitorización de circuito de ramificación que incluye módulos 14 de medidor de circuito de ramificación. El método y el aparato incluyen las siguientes cinco partes o etapas: (1) las mediciones 38 y 40 de voltaje y corriente son detectadas por los sensores 24, 28 de voltaje y los sensores 26, 30, 34 de corriente, respectivamente; (2) las mediciones 38 y 40 de voltaje y corriente se convierten en las respectivas muestras 46, 48 de voltaje y corriente mediante transformadores 42, 44 de analógico a digital (ADC); (3) un ángulo 50 de fase entre el voltaje y la corriente se calcula de forma típica para las fases A, B y C; (4) las polaridades del sensor de corriente y los diagnósticos 52 de asociaciones de fase se determinan basándose en configuraciones 54 de cableado predeterminadas (véase la descripción proporcionada en cualquier otro sitio en la presente memoria para una metodología para determinar automáticamente las configuraciones 54 de cableado según un aspecto adicional del concepto descrito); y (5) los resultados 56 de diagnóstico se emiten y pueden almacenarse y pueden usarse para solución de problemas u otros fines de diagnóstico. Un procesador 16 adecuado que forma una parte de cada módulo 14 de medidor de circuito de ramificación como se describe en la presente memoria se emplea para las últimas tres partes o etapas 50, 52, 56. El procesador 16 se puede acoplar a una pantalla 58 de ejemplo para la salida de los resultados 56 de diagnóstico. Aunque se muestran dos ADC 42, 44, se puede emplear un único ADC que tenga una pluralidad de canales para emitir muestras digitales de los voltajes y corrientes detectados.Fig. 8 shows an overall architecture of a current sensor diagnostic method and apparatus according to an illustrative embodiment as implemented by/in the branch circuit monitoring system 2 including branch circuit meter modules 14 . The method and apparatus include the following five parts or steps: (1) voltage and current measurements 38 and 40 are detected by voltage sensors 24, 28 and current sensors 26, 30, 34, respectively; (2) the voltage and current measurements 38 and 40 are converted to the respective voltage and current samples 46, 48 by analog-to-digital (ADC) transformers 42, 44; (3) a phase angle 50 between the voltage and current is typically calculated for phases A, B, and C; (4) current sensor polarities and phase association diagnostics 52 are determined based on predetermined wiring configurations 54 (see description provided elsewhere herein for a methodology for automatically determining wiring configurations 54 according to a further aspect of the described concept); and (5) diagnostic results 56 are output and may be stored and may be used for troubleshooting or other diagnostic purposes. A suitable processor 16 forming a part of each branch circuit meter module 14 as described herein is employed for the last three parts or steps 50, 52, 56. The processor 16 may be coupled to a display 58 example for the output of diagnostic results 56. Although two ADCs 42, 44 are shown, a single ADC having a plurality of channels may be used to output digital samples of the detected voltages and currents.
Como se acaba de describir, la metodología de diagnóstico del sensor de corriente de circuito de ramificación del concepto descrito determina si un sensor 34 de corriente de circuito de ramificación se ha configurado con una polaridad correcta y se asocia con una fase correcta. En particular, la metodología primero obtiene información de configuración de cableado y, a continuación, usa el ángulo de fase entre el voltaje y la corriente para determinar la configuración del sensor de corriente. A continuación se describen dos métodos alternativos que pueden usarse para calcular el ángulo de fase entre el voltaje y la corriente para implementar la metodología de diagnóstico del sensor de corriente de circuito de ramificación del concepto descrito.As just described, the branch circuit current sensor diagnostic methodology of the described concept determines if a branch circuit current sensor 34 has been configured with a correct polarity and is associated with a correct phase. In particular, the methodology first obtains wiring configuration information and then uses the phase angle between the voltage and current to determine the current sensor configuration. Described below are two alternative methods that can be used to calculate the phase angle between voltage and current to implement the described concept branch circuit current sensor diagnostic methodology.
En un primer método, para cada fase, tal como la fase A, B, o C mostrada en las figuras 1A y 1B, el ángulo de fase entre el voltaje y la corriente se puede calcular contando los números de muestras Nz desde el tiempo de cruce por cero de la muestra de voltaje al tiempo de cruce por cero de la muestra de corriente. Debido a que la frecuencia de muestreo fe es una cantidad conocida, el número de muestras desde el tiempo de cruce por cero de la muestra de voltaje hasta el tiempo de cruce por cero de la muestra de corriente puede convertirse en una cantidad de tiempo Tz (en segundos) mediante:In a first method, for each phase, such as phase A, B, or C shown in Figures 1A and 1B, the phase angle between the voltage and current can be calculated by counting the number of samples Nz from the time of zero crossing of the voltage sample at the time of zero crossing of the current sample. Because the sampling frequency fe is a known quantity, the number of samples from the zero crossing time of the voltage sample to the zero crossing time of the current sample can be converted to a quantity of time T z (in seconds) by:
Tz=Nz/ ís. (5)Tz=Nz/ is. (5)
donde fe está en hercios (Hz).where fe is in hertz (Hz).
Debido a que la frecuencia de utilidad fe (en hercios) del sistema de alimentación eléctrica trifásico es de forma típica una cantidad conocida, la cantidad de tiempo Tz se convierte adicionalmente en un ángulo de fase entre el voltaje y la corriente, de forma típica expresada en grados (°) mediante:Since the utility frequency fe (in Hertz) of the three-phase electrical power system is typically a known quantity, the amount of time Tz is further converted to a phase angle between the voltage and current, typically expressed in degrees (°) by:
<p=rem(360-Tz-fe, 360) (6)<p=rem(360-Tz-fe, 360) (6)
donde rem(-, 360) denota el resto de una cantidad después de que se divide por 360.where rem(-, 360) denotes the remainder of a quantity after it is divided by 360.
La operación envuelve el ángulo de fase entre el voltaje y la corriente a un valor no negativo entre 0 y 360°, y simplifica el diagnóstico de sensor de corriente posterior.The operation wraps the phase angle between voltage and current to a non-negative value between 0 and 360°, and simplifies post current sensor diagnostics.
Siguiendo la definición anterior, cuando las formas de onda de voltaje y corriente están en fase entre sí, después los tiempos de cruce por cero de la muestra de voltaje y corriente son idénticos. En consecuencia, el ángulo de fase entre el voltaje y la corriente es de 0°. De cualquier otra manera, el ángulo de fase entre el voltaje y la corriente es un valor positivo menor de 360°.Following the above definition, when the voltage and current waveforms are in phase with each other, then the zero crossing times of the voltage and current sample are identical. Consequently, the phase angle between voltage and current is 0°. Otherwise, the phase angle between the voltage and current is a positive value less than 360°.
En un segundo método, cuando están disponibles la energía real P (en vatios), la energía aparente S (en voltios-amperios) y la información de avance/retraso de cada fase, el ángulo de fase entre el voltaje y la corriente para cada fase se calcula calculando primero un ángulo de fase intermedio p ’ usando la Tabla 1 a continuación. In a second method, when the real power P (in watts), the apparent power S (in volt-amperes), and the lead/lag information for each phase are available, the phase angle between the voltage and current for each phase is calculated by first calculating an intermediate phase angle p' using Table 1 below.
Tabla 1. Método para calcular el ángulo de faseTable 1. Method for calculating the phase angle
En la Tabla 1, arcos(-) es una función de arcoseno cuyo rango está entre 0 y n inclusive, es decir, 0<arcos(-)<n. Por ejemplo, si P<0 y avance, entonces y=-arcos(P/S).In Table 1, arcs(-) is an arcsine function whose range is between 0 and n inclusive, that is, 0<arcs(-)<n. For example, if P<0 and forward, then y=-arcs(P/S).
El ángulo de fase entre el voltaje y la corriente se obtiene después del ángulo de fase intermedio y ' mediante:The phase angle between voltage and current is obtained after the intermediate phase angle y' by:
y=rem[(y+2n')-180/n 360]. (7)y=rem[(y+2n')-180/n 360]. (7)
Además, como se describe en detalle a continuación, según un aspecto adicional del concepto descrito, cada configuración de cableado diferente descrita en la presente memoria tiene un conjunto asociado de reglas para determinar si un sensor de corriente de circuito de ramificación en la configuración de cableado se ha configurado con una polaridad correcta y asociado con una fase correcta que usa el ángulo de fase determinado para el sensor en cuestión.In addition, as described in detail below, according to a further aspect of the described concept, each different wiring configuration described herein has an associated set of rules for determining whether a branch circuit current sensor in the wiring configuration has been configured with a correct polarity and associated with a correct phase using the phase angle determined for the sensor in question.
Más específicamente, para un sensor 34 de corriente de circuito de ramificación previsto para medir la corriente de fase A en una configuración de cableado Wye trifásica de 4 alambres, hay 6 escenarios posibles para este sensor 34 de corriente de circuito de ramificación particular:More specifically, for a branch circuit current sensor 34 intended to measure phase A current in a 3-phase 4-wire Wye wiring configuration, there are 6 possible scenarios for this particular branch circuit current sensor 34:
1) El sensor 34 de corriente de circuito de ramificación está cableado al conductor de transporte de corriente de fase A con una polaridad normal. En consecuencia, la medición de corriente desde el sensor de corriente de circuito de ramificación es Ia.1) The branch circuit current sensor 34 is wired to the phase A current carrying conductor with normal polarity. Consequently, the current measurement from the branch circuit current sensor is I a .
2) El sensor 34 de corriente de circuito de ramificación está cableado al conductor de transporte de corriente de fase A con una polaridad invertida. Por consiguiente, la medición de corriente del sensor de corriente de circuito de ramificación es - Ia .2) The branch circuit current sensor 34 is wired to the phase A current carrying conductor with a reversed polarity. Therefore, the current measurement of the branch circuit current sensor is - I a .
3) El sensor 34 de corriente de circuito de ramificación está cableado al conductor de transporte de corriente de fase B con una polaridad normal. Por consiguiente, la medición de corriente desde el sensor de corriente de circuito de ramificación es Ib.3) The branch circuit current sensor 34 is wired to the B phase current carrying conductor with a normal polarity. Therefore, the current measurement from the branch circuit current sensor is I b .
4) El sensor 34 de corriente de circuito de ramificación está cableado al conductor de transporte de corriente de fase B con una polaridad invertida. Por consiguiente, la medición de corriente del sensor de corriente de circuito de ramificación es - I b.4) The branch circuit current sensor 34 is wired to the current carrying conductor of phase B with a reversed polarity. Therefore, the current measurement of the branch circuit current sensor is -I b .
5) El sensor 34 de corriente de circuito de ramificación está cableado al conductor de transporte de corriente de fase C con una polaridad normal. Por consiguiente, la medición de corriente desde el sensor de corriente de circuito de ramificación es Ic.5) The branch circuit current sensor 34 is wired to the phase current carrying conductor C with a normal polarity. Therefore, the current measurement from the branch circuit current sensor is I c .
6) El sensor 34 de corriente de circuito de ramificación está cableado al conductor de transporte de corriente de fase C con una polaridad invertida. Por consiguiente, la medición de corriente del sensor de corriente de circuito de ramificación es - I c .6) The branch circuit current sensor 34 is wired to the phase current carrying conductor C with a reversed polarity. Therefore, the current measurement of the branch circuit current sensor is - I c .
Similarmente, un sensor 34 de corriente de circuito de ramificación previsto para medir la corriente de fase B o C también tiene 6 escenarios posibles en cada caso. Según el concepto descrito, y como se describe con mayor detalle a continuación, la metodología de diagnóstico del sensor de corriente de circuito de ramificación determina qué escenario tiene un sensor 34 de corriente de circuito de ramificación particular analizando el ángulo de fase entre el voltaje y la corriente según un conjunto de reglas (en forma de una tabla de consulta en la realización ilustrativa) que es específica para la configuración de cableado particular en cuestión, en donde las reglas relacionan el ángulo de fase con una asociación y polaridad de sensor particular. Similarly, a branch circuit current sensor 34 intended to measure phase B or C current also has 6 possible scenarios in each case. According to the concept described, and as described in more detail below, the branch circuit current sensor diagnostic methodology determines which stage a particular branch circuit current sensor 34 has by analyzing the phase angle between the voltage and current according to a set of rules (in the form of a look-up table in the illustrative embodiment) that is specific to the particular wiring configuration in question, where the rules relate the phase angle to a particular sensor association and polarity.
En relación con el concepto descrito, se supone que todos los sensores 24, 28 de voltaje han sido configurados correctamente en polaridades y asociaciones de fase. Por ejemplo, en la configuración ilustrativa de cableado Wye trifásica de 4 alambres anterior, un sensor 24 de voltaje destinado a la medición de voltaje Kan se configura correctamente para medir voltaje de la fase A a neutro N. Un segundo sensor 24 de voltaje destinado a la medición de voltaje Kbn se configura para medir correctamente voltaje de la fase B a neutro N. Un tercer sensor 24 de voltaje destinado a la medición de voltaje Kcn se configura para medir voltaje de la fase C a neutro N.In connection with the concept described, it is assumed that all voltage sensors 24, 28 have been configured correctly in polarities and phase associations. For example, in the illustrative 3-phase 4-wire Wye wiring configuration above, one voltage sensor 24 intended for measuring K an voltage is correctly configured to measure phase A to neutral N voltage. to voltage measurement K bn is configured to correctly measure phase B to neutral N voltage. A third voltage sensor 24 intended for voltage measurement K cn is configured to measure phase C to neutral N voltage.
Además, debido a que la mayoría de los sistemas de alimentación eléctrica trifásicos modernos están regulados, se supone que los voltajes trifásicos se equilibran, es decir, las mediciones de voltaje Kan, Kbn, Kcn, cuando se expresa en fasores, tienen la misma amplitud y están separadas a 120° grados entre sí.Also, because most modern three-phase electrical power systems are regulated, three-phase voltages are assumed to be balanced, that is, the voltage measurements K an , K bn , K cn , when expressed in phasors, have the same amplitude and are 120 degrees apart.
Por consiguiente, según las ecuaciones (1)-(3), las mediciones de voltaje Kab, Kbc, Kc, cuando se expresa en fasores, tienen todas la misma amplitud, y están separadas a 120° grados entre sí, como se muestra en el diagrama 60 de fasor de la Fig. 9.Therefore, according to equations (1)-(3), the voltage measurements K ab , K bc , K c , when expressed in phasors, all have the same amplitude, and are 120° apart from each other, as it is shown in the phasor diagram 60 of Fig. 9.
Para el propósito del concepto descrito, se supone una carga simétrica trifásica, es decir:For the purpose of the described concept, a three-phase symmetrical load is assumed, that is:
Za=Zb=Zc=Z, (8)Z a = Z b = Z c = Z, (8)
y el ángulo de fase de impedancia de carga, p, se limita a entre 10° de avance (carga capacitiva) y 50° de retraso (carga inductiva). Si el ángulo de fase de impedancia de carga, p, se expresa como un valor no negativo entre 0 y 360°, después el límite anterior se traduce en 0°<p<50° y 350°<p<360°.and the load impedance phase angle, p, is limited to between 10° leading (capacitive load) and 50° lagging (inductive load). If the load impedance phase angle, p, is expressed as a non-negative value between 0 and 360°, then the above limit translates to 0°<p<50° and 350°<p<360°.
El rango de ángulo de fase de impedancia de carga anterior incluye: 1) cargas puramente resistivas, en donde el ángulo de fase de impedancia de carga es de p=0°; 2) una porción principal de cargas inductivas, que incluyen motores de inducción, en donde la impedancia de carga tiene un ángulo de fase de retraso, es decir, 0°<p<50°; y 3) ciertas cargas capacitivas, en donde la impedancia de carga tiene un ángulo de fase de avance, es decir, 350°<p<360°.The above load impedance phase angle range includes: 1) purely resistive loads, where the load impedance phase angle is p=0°; 2) a major portion of inductive loads, including induction motors, where the load impedance has a lagging phase angle, ie, 0°<p<50°; and 3) certain capacitive loads, where the load impedance has a leading phase angle, ie, 350°<p<360°.
Mientras que la suposición anterior limita el ángulo de fase de impedancia de carga p a un rango de 0°<p<50° y 350°<p<360°, se pueden usar alternativamente otros rangos de ángulo de fase de impedancia de carga. Por ejemplo, en un sistema predominado por cargas inductivas, el ángulo de fase de impedancia de carga p se puede suponer alternativamente que varía de 20° de retraso (carga inductiva) a 80° de retraso (carga inductiva), es decir, 20°<p<80°.While the above assumption limits the load impedance phase angle p to a range of 0°<p<50° and 350°<p<360°, other load impedance phase angle ranges may alternatively be used. For example, in a system dominated by inductive loads, the load impedance phase angle p can alternatively be assumed to vary from 20° lagging (inductive load) to 80° lagging (inductive load), i.e. 20° <p<80°.
Como se indicó anteriormente, para cada configuración de cableado descrita en la presente memoria, el diagnóstico del sensor de corriente de circuito de ramificación tiene un conjunto diferente de reglas para determinar la asociación de fase de sensor y la polaridad basándose en el ángulo de fase determinado. Por lo tanto, según un aspecto del concepto descrito, cada configuración de cableado particular descrita en la presente memoria tiene una tabla asociada (denominada “Tabla de diagnóstico de sensor de corriente” ) que resume el conjunto de reglas aplicables a la configuración de cableado particular. La metodología de diagnóstico de sensor de corriente según el concepto descrito determina la polaridad y la asociación de fase del sensor de corriente leyendo entradas apropiadas en la tabla apropiada. Las Tablas de diagnóstico de sensor de corriente que son aplicables a las configuraciones de cableado Wye trifásica de 4 alambres; Delta trifásica de 3 alambres; Delta trifásica de 4 alambres; y Delta trifásica con conexión a tierra se describen en detalle en la solicitud de patente de Estados Unidos con número de publicación 2015/0042311. Como resultado, la razón detrás de esas tablas no se discute en detalle en la presente memoria. En cambio, la Tabla de diagnóstico de sensor de corriente para cada una de esas configuraciones de cableado se proporciona a continuación (Tablas 2-5) por comodidad de uso. Además, un aspecto del concepto descrito es la provisión de la Tabla de diagnóstico de sensor de corriente para las configuraciones de cableado Wye bifásica; monofásica de 3 alambres; y monofásica de 2 alambres, cada una de las cuales se describe en detalle a continuación (Tablas 6-8).As stated above, for each wiring configuration described herein, the branch circuit current sensor diagnostic has a different set of rules for determining sensor phase association and polarity based on the determined phase angle. . Thus, according to one aspect of the concept described, each particular wiring configuration described herein has an associated table (referred to as the "Current Sensor Diagnostic Table") that summarizes the set of rules applicable to the particular wiring configuration. . The current sensor diagnostic methodology according to the described concept determines the polarity and phase association of the current sensor by reading appropriate entries in the appropriate table. Current Sensor Diagnostic Tables that are applicable to 3-phase 4-wire Wye wiring configurations; 3-wire 3-phase delta; 3-phase 4-wire delta; and 3-Phase Grounded Delta are described in detail in United States Patent Application Publication Number 2015/0042311. As a result, the rationale behind those tables is not discussed in detail here. Instead, the Current Sensor Diagnostic Table for each of those wiring configurations is provided below (Tables 2-5) for ease of use. In addition, one aspect of the described concept is the provision of the Current Sensor Diagnostic Table for bi-phase Wye wiring configurations; single phase 3 wires; and single-phase 2-wire, each of which is described in detail below (Tables 6-8).
Tabla 2. Diagnóstico de sensor de corriente para la configuración de cableado Wye trifásica de 4 alambresTable 2. Current Sensor Diagnostics for 3-Phase 4-Wire Wye Wiring Configuration
Tabla 3. Diagnóstico de sensor de corriente para la configuración de cableado Delta trifásica de 3 alambresTable 3. Current Sensor Diagnostics for 3-Phase 3-Wire Delta Wiring Configuration
Tabla 4. Diagnóstico de sensor de corriente para la configuración de cableado Delta trifásica de 4 alambresTable 4. Current Sensor Diagnostics for 3-Phase 4-Wire Delta Wiring Configuration
Tabla 5. Diagnóstico de sensor de corriente para la configuración de cableado Delta trifásica con conexión a tierraTable 5. Current Sensor Diagnostics for 3-Phase Grounded Delta Wiring Configuration
La discusión se cambiará ahora a la tabla de diagnóstico de sensor de corriente para las configuraciones de cableado Wye bifásica, monofásica de 3 alambres y monofásica de 2 alambres.The discussion will now turn to the current sensor diagnostic table for Wye 2-Phase, 1-Phase 3-Wire, and 1-Phase 2-Wire wiring configurations.
Con respecto a Wye bifásica, el ángulo de fase de impedancia de carga se limita a entre 10° de avance y 50° de retraso. Por lo tanto, el ángulo de fase entre el voltaje VAn y la medición de corriente Ia varía de 10° de avance a 50° de retraso. De la misma manera, el ángulo de fase entre el voltaje VBn y la medición de corriente Ib varía de 10° de avance a 50° de retraso. Esto es demostrado por el diagrama 62A de fasor de la Fig. 10A. Debido a que no hay carga conectada entre la fase C y el nodo “ n” en la configuración de cableado Wye bifásica (figura), por lo tanto, Ic=0.For biphasic Wye, the load impedance phase angle is limited to between 10° leading and 50° lagging. Therefore, the phase angle between the voltage VAn and the current measurement Ia varies from 10° leading to 50° lagging. In the same way, the phase angle between the voltage VBn and the current measurement Ib varies from 10° leading to 50° lagging. This is demonstrated by the phasor diagram 62A of Fig. 10A. Because there is no load connected between phase C and node “n” in biphase Wye wiring configuration (figure), therefore Ic=0.
La ley de corriente de Kirchhoff dicta que la suma de las mediciones de corriente en el nodo “ n” es 0, es decir, Ia+Ib=0. (9)Kirchhoff's current law dictates that the sum of the current measurements at node “n” is 0, that is, Ia+Ib=0. (9)
Según la Figura,According to Figure,
Ia=Vâ Za, Ib= VBn/ZB. (10)Ia=Vâ Za, Ib= VBn/ZB. (10)
Sustituir la ecuación (10) en la ecuación (9) produceSubstituting equation (10) into equation (9) yields
VAn/ZA+ VBnAZB=0. (11)VAN/ZA+ VBnAZB=0. (eleven)
Obsérvese que la ecuación (11) se puede simplificar además usando la suposición de carga simétrica en la ecuación (8).Note that equation (11) can be further simplified using the symmetric loading assumption in equation (8).
VAn+VBn=0. (12) VAn+VBn=0. (12)
La medición de voltaje Vab está relacionada con VAn y VBn medianteThe voltage measurement V ab is related to VAn and VBn by
VAB=VAn-VBn (13)GAV=VAn-VBn (13)
Añadir la ecuación (12) a la ecuación (13) produceAdding equation (12) to equation (13) yields
VaB=2 VAn (14)VaB=2 VAn (14)
Por lo tanto, VAn=VAB/2, y VBn=-VAB/2. Las mediciones de voltaje resultantes Van, Vbn, y Vcn, cuando se expresan en fasores, se muestran en el diagrama 64 de fasor de la Fig. 11.Therefore, VAn=VAB/2, and VBn=-VAB/2. The resulting voltage measurements V an , V bn , and V cn , when expressed in phasors, are shown in the phasor diagram 64 of Fig. 11.
Debido a que Ic=0, por lo tanto, si la amplitud de Ia es 0, es decir, |/a|=0, donde |-| denota la amplitud de una cantidad de fasor, después el sensor 34 de corriente previsto para medir corriente de fase A se debe haber asociado erróneamente con el conductor de transporte de corriente de fase C.Since I c =0, therefore, if the amplitude of I a is 0, that is, |/ a |=0, where |-| denotes the amplitude of a phasor quantity, then the current sensor 34 intended to measure phase A current must have been erroneously associated with the phase C current carrying conductor.
Combinar las Figs. 10A y 11 produce la Fig. 10B. La Fig. 10B es un diagrama 62B de fasor que muestra relaciones entre las mediciones de voltaje Van, Vbn, Vcn, y las mediciones de corriente Ia, Ib. Las áreas sombreadas en la Fig. 10B indican rangos angulares de mediciones de corriente con respecto a las mediciones de voltaje.Combine Figs. 10A and 11 produces Fig. 10B. Fig. 10B is a phasor diagram 62B showing relationships between voltage measurements Van, Vbn, Vcn, and current measurements Ia, Ib. Shaded areas in Fig. 10B indicate angular ranges of current measurements relative to voltage measurements.
La Tabla 6 resume los casos de la Fig. 10B, y muestra el diagnóstico de sensor de corriente para la configuración de cableado Wye bifásica. Téngase en cuenta que en la Tabla 6, pa denota el ángulo de fase entre la medición de voltaje Van y la medición de corriente desde un sensor 34 de corriente previsto para medir la corriente de fase A, pb denota el ángulo de fase entre la medición de voltaje Vbn y la medición de corriente desde un sensor 34 de corriente previsto para medir la corriente de fase B. Debido a que Ic=0, el ángulo de fase entre la medición de voltaje Vcn y la medición de corriente desde un sensor de corriente previsto para medir la corriente de fase C, pe no está disponible. Tabla 6. Diagnóstico de sensor de corriente para la configuración de cableado Wye bifásicaTable 6 summarizes the cases in Fig. 10B, and shows the current sensor diagnostics for the bi-phase Wye wiring configuration. Note that in Table 6, pa denotes the phase angle between the voltage measurement V an and the current measurement from a current sensor 34 intended to measure the phase current A, pb denotes the phase angle between the voltage measurement V bn and the current measurement from a current sensor 34 intended to measure the phase current B. Since I c =0, the phase angle between the voltage measurement V cn and the current measurement from a current sensor intended to measure phase C current, eg is not available. Table 6. Current Sensor Diagnostics for Biphasic Wye Wiring Configuration
En una configuración de cableado bifásica, si un primer sensor 34 de corriente de circuito de ramificación está previsto para medir la corriente fase A, y un segundo sensor 34 de corriente de circuito de ramificación está previsto para medir la corriente de fase B, después hay 8 escenarios posibles para estos sensores 34 de corriente de circuito de ramificación particulares.In a bi-phase wiring configuration, if a first branch circuit current sensor 34 is provided to measure phase A current, and a second branch circuit current sensor 34 is provided to measure phase B current, then there is 8 possible scenarios for these particular branch circuit current sensors 34.
1) El primer sensor 34 de corriente de circuito de ramificación está cableado al conductor de transporte de corriente de fase A con una polaridad normal. El segundo sensor 34 de corriente de circuito de ramificación está cableado al conductor de transporte de corriente de fase B con una polaridad normal. Por consiguiente, la medición de corriente desde el primer sensor de corriente de circuito de ramificación es Ia, y la medición de corriente desde el segundo sensor de corriente de circuito de ramificación es Ib.1) The first branch circuit current sensor 34 is wired to the phase A current carrying conductor with a normal polarity. The second branch circuit current sensor 34 is wired to the B phase current carrying conductor with normal polarity. Therefore, the current measurement from the first branch circuit current sensor is Ia, and the current measurement from the second branch circuit current sensor is Ib.
2) El primer sensor 34 de corriente de circuito de ramificación está cableado al conductor de transporte de corriente de fase A con una polaridad invertida. El segundo sensor 34 de corriente de circuito de ramificación está cableado al conductor de transporte de corriente de fase B con una polaridad normal. Por consiguiente, la medición de corriente desde el primer sensor de corriente de circuito de ramificación es -Ia, y la medición de corriente desde el segundo sensor de corriente de circuito de ramificación es Ib.2) The first branch circuit current sensor 34 is wired to the phase A current carrying conductor with a reversed polarity. The second branch circuit current sensor 34 is wired to the B phase current carrying conductor with normal polarity. Therefore, the current measurement from the first branch circuit current sensor is -I a , and the current measurement from the second branch circuit current sensor is Ib.
3) El primer sensor 34 de corriente de circuito de ramificación está cableado al conductor de transporte de corriente de fase A con una polaridad normal. El segundo sensor 34 de corriente de circuito de ramificación está cableado al conductor de transporte de corriente de fase B con una polaridad invertida. Por consiguiente, la medición de corriente desde el primer sensor de corriente de circuito de ramificación es Ia, y la medición de corriente desde el segundo sensor de corriente de circuito de ramificación es -Ib.3) The first branch circuit current sensor 34 is wired to the phase A current carrying conductor with a normal polarity. The second branch circuit current sensor 34 is wired to the B phase current carrying conductor with a reversed polarity. Therefore, the current measurement from the first branch circuit current sensor is Ia, and the current measurement from the second branch circuit current sensor is -I b .
4) El primer sensor 34 de corriente de circuito de ramificación está cableado al conductor de transporte de corriente de fase A con una polaridad invertida. El segundo sensor 34 de corriente de circuito de ramificación está cableado al conductor de transporte de corriente de fase B con una polaridad invertida. Por consiguiente, la medición de corriente desde el primer sensor de corriente de circuito de ramificación es -Ia, y la medición de corriente desde el segundo sensor de corriente de circuito de ramificación es -Ib. 4) The first branch circuit current sensor 34 is wired to the phase A current carrying conductor with a reversed polarity. The second branch circuit current sensor 34 is wired to the B phase current carrying conductor with a reversed polarity. Therefore, the current measurement from the first branch circuit current sensor is -Ia, and the current measurement from the second branch circuit current sensor is -I b .
5) El primer sensor 34 de corriente de circuito de ramificación está cableado al conductor de transporte de corriente de fase B con una polaridad normal. El segundo sensor 34 de corriente de circuito de ramificación está cableado al conductor de transporte de corriente de fase A con una polaridad normal. Por consiguiente, la medición de corriente desde el primer sensor de corriente de circuito de ramificación es I b, y la medición de corriente desde el segundo sensor de corriente de circuito de ramificación es Ia.5) The first branch circuit current sensor 34 is wired to the B phase current carrying conductor with a normal polarity. The second branch circuit current sensor 34 is wired to the phase A current carrying conductor with normal polarity. Therefore, the current measurement from the first branch circuit current sensor is I b , and the current measurement from the second branch circuit current sensor is I a .
6) El primer sensor 34 de corriente de circuito de ramificación está cableado al conductor de transporte de corriente de fase B con una polaridad invertida. El segundo sensor 34 de corriente de circuito de ramificación está cableado al conductor de transporte de corriente de fase A con una polaridad normal. Por consiguiente, la medición de corriente desde el primer sensor de corriente de circuito de ramificación es -I b, y la medición de corriente desde el segundo sensor de corriente de circuito de ramificación es Ia.6) The first branch circuit current sensor 34 is wired to the phase B current carrying conductor with a reversed polarity. The second branch circuit current sensor 34 is wired to the phase A current carrying conductor with normal polarity. Therefore, the current measurement from the first branch circuit current sensor is -I b, and the current measurement from the second branch circuit current sensor is Ia.
7) El primer sensor 34 de corriente de circuito de ramificación está cableado al conductor de transporte de corriente de fase B con una polaridad normal. El segundo sensor 34 de corriente de circuito de ramificación está cableado al conductor de transporte de corriente de fase A con una polaridad invertida. Por consiguiente, la medición de corriente desde el primer sensor de corriente de circuito de ramificación es I b, y la medición de corriente desde el segundo sensor de corriente de circuito de ramificación es -Ia.7) The first branch circuit current sensor 34 is wired to the B phase current carrying conductor with a normal polarity. The second branch circuit current sensor 34 is wired to the phase A current carrying conductor with a reversed polarity. Therefore, the current measurement from the first branch circuit current sensor is I b , and the current measurement from the second branch circuit current sensor is -I a .
8) El primer sensor 34 de corriente de circuito de ramificación está cableado al conductor de transporte de corriente de fase B con una polaridad invertida. El segundo sensor 34 de corriente de circuito de ramificación está cableado al conductor de transporte de corriente de fase A con una polaridad invertida. Por consiguiente, la medición de corriente desde el primer sensor de corriente de circuito de ramificación es -I b, y la medición de corriente desde el segundo sensor de corriente de circuito de ramificación es -Ia.8) The first branch circuit current sensor 34 is wired to the current carrying conductor of phase B with a reversed polarity. The second branch circuit current sensor 34 is wired to the phase A current carrying conductor with a reversed polarity. Therefore, the current measurement from the first branch circuit current sensor is -I b , and the current measurement from the second branch circuit current sensor is -I a .
Según la Tabla 6, para el primer sensor 34 de corriente de ramificación, si 140'<pa<200°, después el primer sensor 34 de corriente de ramificación no está correctamente cableado al conductor de transporte de corriente de fase A con una polaridad normal. Por lo tanto, los casos 2), 4), 5) y 7) de la lista anterior pueden detectarse como cableado incorrecto.According to Table 6, for the first branch current sensor 34, if 140'< pa < 200°, then the first branch current sensor 34 is not correctly wired to phase A current carrying conductor with normal polarity . Therefore, cases 2), 4), 5) and 7) in the above list can be detected as miswiring.
Según la Tabla 6, para el segundo sensor 34 de corriente de ramificación, si 200°<pb<260°, después este segundo sensor 34 de corriente de ramificación no está correctamente cableado al conductor de transporte de corriente de fase B con una polaridad normal. Por lo tanto, los casos 3), 4), 5) y 6) de la lista anterior pueden detectarse como cableado incorrecto.According to Table 6, for the second branch current sensor 34, if 200°<pb<260°, then this second branch current sensor 34 is not correctly wired to the phase B current carrying conductor with normal polarity . Therefore, cases 3), 4), 5) and 6) in the above list can be detected as miswiring.
Según la Tabla 6, para el primer sensor 34 de corriente de ramificación, si 0°<pa<20° o 320°<^a<360°, y para el segundo sensor 34 de corriente de ramificación, si 20°<^b<80°, después el caso 1) o el caso 8) de la lista anterior puedan dar como resultado tales resultados de detección.According to Table 6, for the first branch current sensor 34, if 0°<pa<20° or 320°<^a<360°, and for the second branch current sensor 34, if 20°<^b <80°, then case 1) or case 8) in the above list may result in such detection results.
En este caso, para diferenciar si el caso 1) o el caso 8) de la lista anterior es verdadero, otros indicadores, tal como una etiqueta de fase acoplada al sensor de corriente, y una etiqueta de fase acoplada al conductor de transporte de corriente, pueden ayudar a la determinación final.In this case, to differentiate whether case 1) or case 8) in the above list is true, other flags, such as a phase tag attached to the current sensor, and a phase tag attached to the current-carrying conductor , they can help the final determination.
Esta descripción a continuación describe etapas para diagnosticar sensores 34 de corriente para la configuración de cableado monofásica de 3 alambres usando los ángulos de fase entre las mediciones de voltaje Kan, Kbn y las mediciones de corriente Ia, Ib respectivamente.This description below describes steps for diagnosing current sensors 34 for the 3-wire single-phase wiring configuration using the phase angles between the voltage measurements K an , K bn and the current measurements Ia, Ib respectively.
Según la configuración de cableado monofásica de 3 alambres (Fig. 7), las mediciones de voltaje Kan, Kbn están relacionadas con voltajes KAn, KBn medianteBased on the 3-wire, single-phase wiring configuration (Fig. 7), Kan, Kbn voltage measurements are related to KAn, KBn voltages by
KaN= KAn (15)K to N= KAn (15)
Kbn= KBn (16)Kbn= KBn (16)
Por lo tanto, según las ecuaciones (15) y (16), KAn=-KBn.Therefore, according to equations (15) and (16), KAn=-KBn.
La Fig. 12 es un diagrama 66 de fasor que muestra las relaciones entre mediciones de voltaje Kan, Kbn,, y mediciones de corriente Ia, Ib. Las áreas sombreadas en la Fig. 12 indican rangos angulares de mediciones de corriente con respecto a las mediciones de voltaje.Fig. 12 is a phasor diagram 66 showing the relationships between voltage measurements Kan, Kbn, and current measurements I a , I b . Shaded areas in Fig. 12 indicate angular ranges of current measurements relative to voltage measurements.
La Tabla 7 resume los casos de la Fig. 12, y muestra el diagnóstico de sensor de corriente para la configuración de cableado monofásica de 3 alambres. Téngase en cuenta que en la Tabla 7, pA denota el ángulo de fase entre la medición de voltaje Kan y la medición de corriente desde un sensor 34 de corriente previsto para medir la corriente de fase A, ^ b denota el ángulo de fase entre la medición de voltaje Kbn y la medición de corriente desde un sensor de corriente previsto para medir la corriente de fase B. Table 7 summarizes the cases in Fig. 12, and shows the current sensor diagnostics for the 3-wire, single-phase wiring configuration. Note that in Table 7, pA denotes the phase angle between the voltage measurement Kan and the current measurement from a current sensor 34 intended to measure phase A current, ^ b denotes the phase angle between the voltage measurement K bn and current measurement from a current sensor intended to measure phase B current.
Tabla 7. Diagnóstico de sensor de corriente para la configuración de cableado monofásica de 3 alambresTable 7. Current Sensor Diagnostics for Single-Phase 3-Wire Wiring Configuration
Según la Tabla 7, pa o pe por sí solos no pueden determinar únicamente que el sensor 34 de corriente está correctamente asociado con el conductor de transporte de corriente de fase previsto, y que el sensor 34 de corriente tiene una polaridad normal. Por ejemplo, para un sensor de corriente previsto para medir la corriente de fase A, si 0°<pa<50° o 350°<pa<360°, el sensor de corriente puede ser cualquiera de las dos situaciones posibles siguientes: 1) El sensor 34 de corriente está asociado con un conductor de transporte de corriente de fase A, y tiene una polaridad normal.According to Table 7, pa or pe alone cannot solely determine that the current sensor 34 is correctly associated with the intended phase current carrying conductor, and that the current sensor 34 has normal polarity. For example, for a current sensor intended to measure phase A current, if 0°< pa <50° or 350°< pa <360°, the current sensor can be either of the following two possible situations: 1) Current sensor 34 is associated with an A-phase current carrying conductor, and has normal polarity.
2) El sensor 34 de corriente está asociado con el conductor de transporte de corriente de fase B, y al mismo tiempo tiene una polaridad invertida.2) The current sensor 34 is associated with the current carrying conductor of phase B, and at the same time has a reversed polarity.
En este caso, otros indicadores, tal como una etiqueta de fase acoplada al sensor de corriente, y una etiqueta de fase acoplada al conductor de transporte de corriente, pueden ayudar a la determinación final.In this case, other indicators, such as a phase tag attached to the current sensor, and a phase tag attached to the current-carrying conductor, can aid in the final determination.
La configuración de cableado monofásica de 2 alambres es un caso especial de la configuración de cableado monofásica de 3 alambres. La Fig. 13 es un diagrama 68 de fasor que muestra las relaciones entre mediciones de voltaje Kan, Kbn,, y mediciones de corriente Ia, Ib. Las áreas sombreadas en la Fig. 13 indican rangos angulares de mediciones de corriente con respecto a las mediciones de voltaje.The 2-wire single-phase wiring configuration is a special case of the 3-wire single-phase wiring configuration. Fig. 13 is a phasor diagram 68 showing the relationships between voltage measurements Kan, Kbn, and current measurements Ia, Ib. Shaded areas in Fig. 13 indicate angular ranges of current measurements relative to voltage measurements.
La Tabla 8 resume los casos de la Fig. 13, y muestra el diagnóstico de sensor de corriente para la configuración de cableado monofásica de 2 alambres. Téngase en cuenta que en la Tabla 8, pa denota el ángulo de fase entre la medición de voltaje Kan y la medición de corriente desde un sensor 34 de corriente previsto para medir la corriente de fase A.Table 8 summarizes the cases in Fig. 13, and shows the current sensor diagnostics for the 2-wire, single-phase wiring configuration. Note that in Table 8, pa denotes the phase angle between the voltage measurement K an and the current measurement from a current sensor 34 intended to measure phase A current.
Tabla 8. Diagnóstico de sensor de corriente para la configuración de cableado monofásica de 2 alambresTable 8. Current Sensor Diagnostics for Single-Phase 2-Wire Wiring Configuration
Validación del diagnóstico de sensor de corriente de circuito de ramificaciónBranch Circuit Current Sensor Diagnostic Validation
En el sistema 2 de monitorización de circuito de ramificación, después de que se realiza el diagnóstico de sensor de corriente como se describe en la presente memoria para cada circuito de ramificación, los resultados finales del diagnóstico de sensor de corriente de circuito de ramificación pueden validarse además si los sensores 26 de corriente principales se han instalado y configurado en el mismo sistema 2 de monitorización de circuito de ramificación. La discusión a continuación describe las etapas para validar los resultados del diagnóstico de sensor de corriente de circuito de ramificación usando energía real P y energía reactiva Q.In the branch circuit monitoring system 2, after the current sensor diagnosis is performed as described herein for each branch circuit, the final results of the branch circuit current sensor diagnosis can be validated. further if the main current sensors 26 have been installed and configured in the same branch circuit monitoring system 2 . The discussion below describes the steps to validate branch circuit current sensor diagnostic results using real power P and reactive power Q.
Para cada sensor 34 de corriente de circuito de ramificación, están disponibles la energía real P (en vatios) y la energía aparente S (en voltios-amperios). Además, el factor de energía PF también está disponible. Dado un PF no cero, la energía reactiva Q (en vares) se calcula después medianteFor each branch circuit current sensor 34, the actual power P (in watts) and the apparent power S (in volt-amps) are available. In addition, the power factor PF is also available. Given a nonzero PF, the reactive energy Q (in vars) is then calculated by
donde |PF| es el valor absoluto del factor de energía.where |PF| is the absolute value of the power factor.
Para las 4 configuraciones de cableado siguientes: Wye trifásica de 4 alambres, Delta trifásica de 3 alambres, Delta trifásica de 4 alambres, Delta trifásica con conexión a tierra, una vez que se ha completado el diagnóstico de sensor de corriente como se describe en la presente memoria, cada sensor 34 de corriente de circuito de ramificación está asociado con un conductor 10A de transporte de corriente de fase A, o un conductor 10B de transporte de corriente de fase B, o alternativamente un conductor 10C de transporte de corriente de fase C. Se obtiene una energía real de fase A total PA.total al sumar cantidades de energía real para todos los sensores 34 de corriente de circuito de ramificación que están asociados con un conductor 10A de transporte de corriente de fase A. Similarmente, se obtiene una energía real de fase B total PB,total al sumar cantidades de energía real para todos los sensores 34 de corriente de circuito de ramificación que están asociados con el conductor 10B de transporte de corriente de fase B, y se obtiene una energía real de fase C total P^ total al sumar cantidades de energía real para todos los sensores 34 de corriente de circuito de ramificación que están asociados con el conductor 10C de transporte de corriente de fase C. De la misma manera, se obtienen ÜA.total, OB.total, Qc,total para el sistema 2 de monitorización de circuito de ramificación.For the following 4 wiring configurations: Wye 3-Phase 4-Wire, Delta 3-Phase 3-Wire, Delta 3-Phase 4-Wire, Delta 3-Phase Grounded, once sensor diagnostics are complete As described herein, each branch circuit current sensor 34 is associated with a phase A current carrying conductor 10A, or a phase B current carrying conductor 10B, or alternatively a conductor 10C. phase current carrying conductor C. A total phase A real power PA.total is obtained by summing real power quantities for all branch circuit current sensors 34 that are associated with a phase current carrying conductor 10A A. Similarly, a total B-phase real power PB,total is obtained by summing real power quantities for all branch circuit current sensors 34 that are associated with B-phase current carrying conductor 10B, and obtains a total real phase C energy P^ total by summing real energy quantities for all branch circuit current sensors 34 that are associated with conductor 10C of phase current carrying C. In the same way, ÜA.total, OB.total, Qc,total are obtained for the branch circuit monitoring system 2.
Para el sistema 2 de monitorización de circuito de ramificación basado en las 4 configuraciones de cableado anteriores, las cantidades totales de energía real y reactiva también se calculan a partir de las mediciones de voltaje realizadas por los sensores 24 de voltaje principales y las mediciones de corriente realizadas por el sensor 26 de corriente principal. Se denotan como P t^otal, PB.total, Pc,total y Ocotal, OB.total, Qc.total.For the branch circuit monitoring system 2 based on the above 4 wiring configurations, the total amounts of real and reactive power are also calculated from the voltage measurements made by the main voltage sensors 24 and the current measurements performed by the main current sensor 26. They are denoted as P t^otal, PB.total, Pc,total and Ocotal, OB.total, Qc.total.
La Tabla 9 a continuación muestra un método que puede usarse para validar los resultados del diagnóstico de sensor de corriente de circuito de ramificación para las siguientes 4 configuraciones de cableado, Wye trifásica de 4 alambres, Delta trifásica de 3 alambres, Delta trifásica de 4 alambres, y Delta trifásica con conexión a tierra, según una realización ilustrativa de un aspecto del concepto descrito. Por ejemplo, si PB,total=PB,total y OB,total=Ocotal, después los resultados del diagnóstico de sensor de corriente de circuito de ramificación se validan como Aceptables para todos los sensores 34 de corriente asociados con conductores de transporte de corriente de fase B. Como otro ejemplo, si PC,total^ Pc,total o QC,total^ OC,total, después los resultados del diagnóstico de sensor de corriente de circuito de ramificación no se validan como Aceptables para todos los sensores 34 de corriente asociados con conductores de transporte de corriente de fase C.Table 9 below shows a method that can be used to validate branch circuit current sensor diagnostic results for the following 4 wiring configurations, Wye 3-Phase 4-Wire, Delta 3-Phase 3-Wire, Delta 3-Phase 4-Wire , and three-phase Delta with ground connection, according to an illustrative embodiment of an aspect of the described concept. For example, if PB,total=PB,total and OB,total=Ocotal, then the branch circuit current sensor diagnostic results are validated as Acceptable for all current sensors 34 associated with branch current carrying conductors. phase B. As another example, if PC,total^ Pc,total or QC,total^ OC,total, then the branch circuit current sensor diagnostic results do not validate as Acceptable for all associated current sensors 34 with phase C current carrying conductors.
Tabla 9. Validación del diagnóstico de sensor de corriente de circuito de ramificación usando cantidades de energía reactiva y de energía real trifásicaTable 9. Branch Circuit Current Sensor Diagnostic Validation Using 3-Phase Reactive Power and Real Power Quantities
Siguiendo el método descrito anteriormente, para las dos configuraciones de cableado siguientes: Wye bifásica y monofásica de 3 alambres, se obtiene una energía real de fase A total PA,total y una energía reactiva de fase A total GA,total al sumar las cantidades de energía real y reactiva para todos los sensores 34 de corriente de circuito de ramificación que están asociados con un conductor 10A de transporte de corriente de fase A, y se obtiene una energía real de fase B total PB,total y una energía reactiva de fase B total QB,total al sumar las cantidades de energía real y reactiva para todos los sensores 34 de corriente de circuito de ramificación que están asociados con un conductor 10B de transporte de corriente de fase B.Following the method described above, for the following two wiring configurations: 2-Phase Wye and 3-Wire Single-Phase, a total A-Phase real power PA,total and a total A-Phase reactive power GA,total are obtained by adding the quantities of real and reactive power for all branch circuit current sensors 34 that are associated with a phase A current carrying conductor 10A, and a total phase B real power PB,total and a phase B reactive power are obtained total QB, total by summing the amounts of real and reactive power for all branch circuit current sensors 34 that are associated with a phase B current carrying conductor 10B.
Para el mismo sistema 2 de monitorización de circuito de ramificación basado en las 2 configuraciones de cableado anteriores, las cantidades totales de energía real y reactiva también se calculan a partir de las mediciones de voltaje realizadas por los sensores 24 de voltaje principales y las mediciones de corriente realizadas por el sensor 26 de corriente principal. Se denotan como P A,total, P,B,total, y QVtotal, Ocotal. For the same branch circuit monitoring system 2 based on the above 2 wiring configurations, the total amounts of real and reactive power are also calculated from the voltage measurements made by the main voltage sensors 24 and the measurements of current made by the main current sensor 26. They are denoted as PA,total, P,B,total, and QVtotal, Ocotal.
La Tabla 10 a continuación muestra un método que puede usarse para validar los resultados del diagnóstico de sensor de corriente de circuito de ramificación para las 2 configuraciones de cableado siguientes, Wye bifásica y monofásica de 3 alambres, según otra realización ilustrativa de un aspecto del concepto descrito.Table 10 below shows a method that can be used to validate branch circuit current sensor diagnostic results for the following 2 wiring configurations, Wye 2-phase and 1-phase 3-wire, according to another illustrative embodiment of one aspect of the concept described.
Tabla 10. Validación del diagnóstico de sensor de corriente de circuito de ramificación usando cantidades de energía reactiva y de energía real bifásicaTable 10. Branch Circuit Current Sensor Diagnostic Validation Using Reactive Power and Bi-Phase Real Power Quantities
Para la configuración de cableado monofásica de 2 alambres, se obtiene una energía real de fase A total PA,total y una energía reactiva de fase A total GA.total al sumar las cantidades de energía real y reactiva para todos los sensores 34 de corriente de circuito de ramificación que están asociados con un conductor 10A de transporte de corriente de fase A. Las cantidades totales de energía real y reactiva, denotadas como PA.total y QVtotal, también se calculan a partir de las mediciones de voltaje realizadas por los sensores 24 de voltaje principales y las mediciones de corriente realizadas por el sensor 26 de corriente principal.For the single-phase 2-wire wiring configuration, a total phase A real power PA,total and a total phase A reactive power GA.total are obtained by summing the real and reactive power quantities for all current sensors 34 . branch circuit that are associated with a phase A current carrying conductor 10A. The total amounts of real and reactive power, denoted as PA.total and QVtotal, are also calculated from the voltage measurements made by the sensors 24 main voltage and current measurements made by the main current sensor 26 .
La Tabla 11 muestra el método que puede usarse para validar los resultados del diagnóstico de sensor de corriente de circuito de ramificación para las configuraciones de cableado monofásica de 2 alambres según un aspecto adicional del concepto descrito.Table 11 shows the method that can be used to validate branch circuit current sensor diagnostic results for single-phase 2-wire wiring configurations based on a further aspect of the described concept.
Tabla 11. Validación del diagnóstico de sensor de corriente de circuito de ramificación usando cantidades de energía reactiva y de energía real monofásicaTable 11. Branch Circuit Current Sensor Diagnostic Validation Using Single-Phase Reactive Power and Real Power Quantities
Determinación de la configuración de cableadoDetermining the wiring configuration
A continuación se proporciona una descripción de una metodología para determinar el número de fases en un sistema, tal como el sistema 2 de monitorización de circuito de ramificación, y después determinar además la configuración de cableado del sistema según otro aspecto adicional del concepto descrito. Esta metodología es, en la realización ilustrativa, realizada usando solo las mediciones de voltaje RMS realizadas por sensores 24, 28 de voltaje y se asume que los terminales de voltaje no usados de los módulos 14A, 14B de medidor de circuito de ramificación están vinculados al nodo de voltaje neutro que comprende el conductor neutro 32.Next, a description is provided of a methodology for determining the number of phases in a system, such as the branch circuit monitoring system 2, and then further determining the wiring configuration of the system according to yet another aspect of the described concept. This methodology is, in the illustrative embodiment, performed using only the RMS voltage measurements made by voltage sensors 24, 28 and it is assumed that the unused voltage terminals of the branch circuit meter modules 14A, 14B are tied to the neutral voltage node comprising the neutral conductor 32.
La metodología de este aspecto del concepto descrito usa mediciones de voltaje de Línea a Línea y Línea a Neutro para determinar la configuración de cableado sin información de ángulo de fase. En particular, los sensores 24, 28 de voltaje proporcionarán mediciones de voltaje de Línea a Neutro para cada uno de los conductores 10A, 10B, 10C de la barra colectora 10 principal (es decir, cada fase) a los módulos 14 de medidor de circuito de ramificación. A partir de esa información, los módulos 14 de medidor de circuito de ramificación pueden determinar mediciones de voltaje de Línea a Línea para cada uno de los conductores 10A, 10B, 10C de la barra colectora 10 principal (es decir, cada fase). Para distinguir entre sistemas monofásicos y polifásicos, la metodología establece primero el número de mediciones de voltaje no cero de Línea a Neutro que se realizan por los sensores 24, 28 de voltaje. Si solo hay dos mediciones no cero, puede establecerse que el sistema es una configuración monofásica de 2 alambres. Si hay tres mediciones no cero, el sistema podría ser una configuración Wye bifásica, monofásica de 3 alambres o trifásica. The methodology of this aspect of the described concept uses Line to Line and Line to Neutral voltage measurements to determine the wiring configuration without phase angle information. In particular, the voltage sensors 24, 28 will provide Line to Neutral voltage measurements for each of the conductors 10A, 10B, 10C of the main bus 10 (i.e., each phase) to the circuit meter modules 14 branching. From that information, the branch circuit meter modules 14 can determine Line-to-Line voltage measurements for each of the conductors 10A, 10B, 10C of the main bus 10 (ie, each phase). To distinguish between single phase and polyphase systems, the methodology first establishes the number of Line to Neutral non-zero voltage measurements that are made by the voltage sensors 24, 28. If there are only two non-zero measurements, it can be established that the system is a single-phase, 2-wire configuration. If there are three non-zero measurements, the system could be a 2-phase, 3-wire single-phase, or 3-phase Wye configuration.
Además, Vmín se refiere a la medición de voltaje más pequeña de Línea a Línea, y Vmáx se refiere a la medición de voltaje más grande de Línea a Línea. Si Vmáx es igual a Vmín, la metodología establecerá que el sistema es un sistema trifásico. Si Vmáx es el doble del valor de Vmín, la metodología establecerá que el sistema es una división bifásica. Si Vmáx es mayor que Vmín por un factor de la raíz cuadrada de 3, la metodología establecerá que el sistema es un Wye bifásico. Una realización ilustrativa particular determina la fase matemáticamente determinando la relación de Vmín:Vmáx y usando los siguientes límites (límites determinados como el punto medio entre los dos valores esperados):Also, Vmin refers to the smallest Line-to-Line voltage measurement, and Vmax refers to the largest Line-to-Line voltage measurement. If Vmax is equal to Vmin, the methodology will establish that the system is a three-phase system. If Vmax is twice the value of Vmin, the methodology will establish that the system is a biphasic division. If Vmax is greater than Vmin by a factor of the square root of 3, the methodology will establish that the system is a biphasic Wye. A particular illustrative embodiment determines the phase mathematically by determining the ratio of Vmin:Vmax and using the following limits (limits determined as the midpoint between the two expected values):
VKm i -n T7-V _ Vrelación VKm i - n T7-V _ Vratio
VmáxVmax
si Vreiación >0,789 entonces la configuración de cableado es una configuración trifásicaif Vreiation >0.789 then the wiring configuration is a three-phase configuration
si Velación <0,539 entonces la configuración de cableado es una configuración monofásica de 3 alambres if Velation <0.539 then the wiring configuration is a single phase 3 wire configuration
si. 0,789 > Vrelación > 0,539 entonces la configuración de cableado es una configuración Wye bifásicaYes. 0.789 > Vratio > 0.539 then wiring configuration is biphasic Wye configuration
Si, bajo la metodología, se determina que el sistema es un sistema trifásico, el sistema puede clasificarse además como un Delta con conexión a tierra, Delta de 4 alambres, o un Wye equilibrado de 4 alambres dependiendo de las mediciones de voltaje de Línea a Neutro. Un Delta trifásico de 3 alambres puede clasificarse por la ausencia de una medición de voltaje de Línea a Neutro. En este aspecto, Vmín se refiere a la fase con la medición de voltaje más pequeña de Línea a Neutro, y Vmáx se refiere a la fase con la medición de voltaje más grande de Línea a Neutro. A continuación, la metodología divide Vmín por Vmáx. En el caso de Delta con conexión a tierra, el valor mín debería ser cero o próximo a este. En el caso de Delta de 4 alambres, también conocido como Delta de alta rama o Delta con derivación central, se espera que el valor Vrelación esté próximo a 1/1,73 o uno sobre la raíz cuadrada de 3. En el caso de una configuración Wye de 4 alambres, el valor de Vrelación será 1 si el sistema está perfectamente equilibrado, pero ciertamente no muy inferior a 1. Por lo tanto, un método adecuado para distinguir entre las tres configuraciones identificadas anteriormente es el siguiente:If, under the methodology, the system is determined to be a 3-phase system, the system may be further classified as a Delta Grounded, Delta 4-Wire, or Wye Balanced 4-Wire depending on Line-to-Line voltage measurements. Neutral. A 3-Phase 3-Wire Delta can be classified by the absence of a Line to Neutral voltage measurement. In this regard, Vmin refers to the phase with the smallest Line-to-Neutral voltage measurement, and Vmax refers to the phase with the largest Line-to-Neutral voltage measurement. The methodology then divides Vmin by Vmax. For grounded Delta, the min value should be zero or close to it. In the case of a 4-wire Delta, also known as a High Branch Delta or a Center Tap Delta, the Vratio value is expected to be close to 1/1.73 or one over the square root of 3. In the case of a 4-wire Wye configuration, the value of Vratio will be 1 if the system is perfectly balanced, but certainly not much less than 1. Therefore, a suitable method of distinguishing between the three configurations identified above is as follows:
V Km in V km in
= Vrelación = V ratio
VmáxVmax
0 ,732 00.732 0
0 ,3660.366
2two
si Velación < 0,366, entonces la configuración de voltaje es Delta con conexión a tierraif Velation < 0.366, then voltage setting is Delta with ground
si 0,366 < Velación < 0,732 entonces la configuración de voltaje es Delta de 4 alambresif 0.366 < Velation < 0.732 then voltage setting is Delta 4-Wire
si Velación > 0,732 entonces la configuración de voltaje es Wye de 4 alambresif Velation > 0.732 then voltage setting is Wye 4-wire
Diagnóstico de condiciones de intercambio de voltajeDiagnosis of voltage exchange conditions
Un aspecto adicional del concepto descrito se refiere a diagnosticar condiciones de intercambio de voltaje. Para configuraciones de cableado equilibradas, las fases de voltaje son intercambiables e indistinguibles entre sí. Sin embargo, las configuraciones que utilizan un Voltaje Neutro se pueden cablear erróneamente por intercambio del voltaje Neutro con uno de Fase (denominado intercambio neutro). También, en configuraciones con voltajes desequilibrados, puede producirse un mal cableado entre Fases (denominado intercambio de fases). Ambos errores de mal cableado pueden ser diagnosticados.An additional aspect of the described concept relates to diagnosing voltage exchange conditions. For balanced wiring configurations, the voltage phases are interchangeable and indistinguishable from each other. However, configurations that use a Neutral Voltage can be miswired by swapping the Neutral voltage with a Live voltage (called neutral swapping). Also, in configurations with unbalanced voltages, miswiring between phases (called phase swapping) can occur. Both miswire errors can be diagnosed.
El Intercambio Neutro se puede producir en configuraciones Wye trifásica de 4 alambres, Delta trifásica de 4 alambres y monofásica de 3 alambres. Para diagnosticar Intercambios Neutros con cualquiera de las configuraciones trifásicas, se toma una muestra de las mediciones de voltaje de Línea a Línea (es decir, se muestrea cada fase). Vmín se refiere a la fase con la medición de voltaje más pequeña de Línea a Línea, y Vmáx se refiere a la fase con la medición de voltaje más grande de Línea a Línea. A continuación, la metodología divide Vmín por Vmáx. Las siguientes tablas 12 y 13 muestran los valores posibles de Vrelación de un sistema basado en 120Vln para el cableado correcto, y el intercambio de Neutro con cualquier fase de un Wye de 4 alambres o Delta de 4 alambres: The Neutral Exchange can be produced in Wye 3-phase 4-wire, Delta 3-phase 4-wire, and Single-phase 3-wire configurations. To diagnose Neutral Exchanges with any of the three-phase configurations, the Line-to-Line voltage measurements are sampled (ie, each phase is sampled). Vmin refers to the phase with the smallest Line-to-Line voltage measurement, and Vmax refers to the phase with the largest Line-to-Line voltage measurement. The methodology then divides Vmin by Vmax. The following tables 12 and 13 show the possible Vratio values of a 120V ln based system for correct wiring, and sharing of Neutral with any phase of a 4-wire Wye or 4-wire Delta:
Tabla 12 - intercambio Neutro para la configuración Wye de 4 alambresTable 12 - Neutral exchange for 4-wire Wye configuration
Tabla 13 - Intercambio Neutro para la configuración Delta de 4 alambresTable 13 - Neutral Exchange for 4-Wire Delta Configuration
Por lo tanto, un método adecuado para detectar si el punto de medición del conductor neutro 32 se ha cableado correctamente es como sigue:Therefore, a suitable method of detecting whether the neutral conductor measurement point 32 has been wired correctly is as follows:
si Vreiación > 0,732 entonces el Neutro se ha cableado correctamenteif Vreiation > 0.732 then the Neutral has been wired correctly
si Velación— 0,732 entonces el Neutro se ha cableado incorrectamenteif Velación— 0.732 then the Neutral has been wired incorrectly
Para diagnosticar una condición de intercambio neutro con la configuración monofásica de 3 alambres, se toma una muestra de tono de los voltajes de Línea a Neutro de cada fase. VA se refiere al primer voltaje y VB se refiere al segundo voltaje. Si uno es inferior al otro por 1/2, entonces el inferior se intercambia con neutro. La siguiente tabla 14 muestra valores de ejemplo de un sistema basado en 120Vln para el cableado correcto, y el intercambio de Neutro con cualquier fase:To diagnose a neutral swapping condition with the single-phase 3-wire configuration, a tone sample is taken from the Line-to-Neutral voltages of each phase. VA refers to the first voltage and VB refers to the second voltage. If one is less than the other by 1/ 2 , then the lower one is swapped with neutral. The following table 14 shows example values of a system based on 120V ln for the correct wiring, and the exchange of Neutral with any phase:
Tabla 14 - intercambio Neutro para la configuración monofásica de 3 alambresTable 14 - Neutral exchange for single-phase 3-wire configuration
Se puede detectar una condición de intercambio de fase en la configuración de fase desequilibrada Delta trifásica de 4 alambres con su identificación de la alta rama. Según otro aspecto del concepto descrito, se toma una muestra de los voltajes de Línea a Neutro de cada fase. Va , Vb, y Ve se refieren a los voltajes de cada fase. La alta rama puede identificarse después por el voltaje con el valor más alto. La siguiente tabla 15 muestra valores de ejemplo de un sistema basado en 120Vln:A phase swap condition can be detected in the 3-Phase 4-Wire Delta Phase Unbalanced configuration with its high leg identification. According to another aspect of the described concept, a sample of the Line to Neutral voltages of each phase is taken. V a , V b , and Ve refer to the voltages of each phase. The high branch can then be identified by the voltage with the highest value. The following table 15 shows example values of a system based on 120V ln :
Tabla 15 - intercambio de Fase para la configuración monofásica de 3 alambresTable 15 - Phase exchange for single-phase 3-wire configuration
Un desajuste en la alta rama esperada respecto de la alta rama identificada sería un mal cableado. A mismatch in the expected high branch with respect to the identified high branch would be miswiring.
Grupo de sensores de circuito de ramificaciónBranch Circuit Sensor Group
Según un aspecto adicional del concepto descrito, como parte del proceso de puesta en servicio para el sistema 2 de monitorización de circuito de ramificación, los sensores 34 de circuito de ramificación se agrupan en medidores virtuales. Estos son altamente dependientes del diseño físico del sistema 2 de monitorización de circuito de ramificación, y pueden diagnosticarse con información sobre el diseño físico, y con datos de los sensores de voltaje y corriente de los pares asociados.According to a further aspect of the described concept, as part of the commissioning process for the branch circuit monitoring system 2, the branch circuit sensors 34 are grouped into virtual meters. These are highly dependent on the physical design of the branch circuit monitoring system 2, and can be diagnosed with information about the physical design, and with data from the associated pair voltage and current sensors.
Para un sistema polifásico, el diseño físico de los circuitos de ramificación (estando asociado cada circuito de ramificación con un solo polo de un disyuntor 22) de forma típica está en orden de fase repetitivo, o en orden de fase inverso repetitivo. Al identificar la posición de cada circuito de ramificación en el diseño físico del sistema 2 de monitorización de circuito de ramificación, se pueden encontrar errores de fase si las ramificaciones no siguen uno de los órdenes prescritos.For a polyphase system, the physical layout of the branch circuits (each branch circuit being associated with a single pole of a circuit breaker 22 ) is typically in repeating phase order, or repeating reverse phase order . By identifying the position of each branch circuit in the physical layout of the branch circuit monitoring system 2, phase errors can be found if the branches do not follow one of the prescribed orders.
A continuación en la Tabla 16 aparecen diseños físicos típicos para 6 ramificaciones de sistemas trifásicos y bifásicos. Los sistemas trifásicos o bifásicos que no usan uno de estos diseños generarían un error. Below in Table 16 are typical physical layouts for 6 branch 3-phase and 2-phase systems . Triphasic or biphasic systems that do not use one of these designs would generate an error.
Tabla 16 - Diseños físicos típicos para 6 ramificaciones de sistemas trifásicos y bifásicos Table 16 - Typical Physical Designs for 6 Branch Three-Phase and Two-Phase Systems
Uno, dos o tres sensores 34 de corriente de circuito de ramificación se pueden agrupar para crear un medidor virtual. Un medidor virtual de forma típica monitoriza diferentes fases de la misma carga 20 equilibrada, tal como un motor HVAC o trifásico, y de forma típica adyacentes entre sí físicamente. Por lo tanto, un medidor virtual típico puede definir sus circuitos de ramificación para cargas activas según los siguientes criterios: (i) cada circuito de ramificación y el sensor 34 de corriente de circuito de ramificación asociado en un medidor virtual deberían enlazarse a una fase diferente sin fases duplicadas; (ii) todos los circuitos de ramificación y el sensor 34 de corriente de circuito de ramificación asociado en un medidor virtual deberían tener el mismo ángulo de fase o similar; (iii) todos los circuitos de ramificación y el sensor 34 de corriente de circuito de ramificación asociado en un medidor virtual deberían tener la misma corriente o similar; (iv) todos los circuitos de ramificación y el sensor 34 de corriente de circuito de ramificación asociado en un medidor virtual deberían estar adyacentes en el diseño físicoOne, two, or three branch circuit current sensors 34 can be grouped together to create a virtual meter. A virtual meter typically monitors different phases of the same balanced load, such as an HVAC or 3-phase motor, and typically physically adjacent to each other. Therefore, a typical virtual meter may define its branch circuits for active loads according to the following criteria: (i) each branch circuit and associated branch circuit current sensor 34 in a virtual meter should be linked to a different phase no duplicate phases; (ii) all branch circuits and associated branch circuit current sensor 34 in a virtual meter should have the same or similar phase angle; (iii) all branch circuits and associated branch circuit current sensor 34 in a virtual meter should have the same or similar current; (iv) all branch circuits and associated branch circuit current sensor 34 in a virtual meter should be adjacent in physical layout
Al analizar cada corriente, ángulo de fase y posición en el diseño físico de cada circuito de ramificación y el sensor 34 de corriente de circuito de ramificación asociado, pueden identificarse medidores virtuales con un alto grado de confianza.By analyzing each current, phase angle, and position in the physical layout of each branch circuit and associated branch circuit current sensor 34, virtual meters can be identified with a high degree of confidence.
Según el concepto descrito, el análisis comienza con la identificación de los posibles medidores virtuales para cada circuito de ramificación y el sensor 34 de corriente de circuito de ramificación asociado según el diseño físico del sistema 2 de monitorización de circuito de ramificación. Por ejemplo, la Tabla 17 a continuación muestra un circuito de ramificación típico en un sistema trifásico que puede ser parte de hasta 3 posibles medidores trifásicos o 2 posibles medidores bifásicos, como se ilustra a continuación.According to the described concept, the analysis begins with the identification of the possible virtual meters for each branch circuit and the associated branch circuit current sensor 34 according to the physical design of the branch circuit monitoring system 2 . For example, Table 17 below shows a typical branch circuit on a 3-phase system that can be part of up to 3 possible 3-phase meters or 2 possible 2-phase meters, as illustrated below.
Tabla 17 - Posibles medidores virtuales para un circuito de ramificación típicoTable 17 - Possible Virtual Meters for a Typical Branch Circuit
Las ramificaciones y el sensor 34 de corriente de circuito de ramificación asociado ubicado cerca del borde del diseño físico tendrán menos posibles medidores que los ubicados lejos del borde. Branches and associated branch circuit current sensor 34 located near the edge of the physical layout will have fewer possible meters than those located farther from the edge.
Este método solo identifica los medidores trifásicos en los sistemas wye trifásicos de 4 alambres y delta trifásicos de 3 alambres, y los medidores bifásicos en sistemas monofásicos de 3 alambres.This method only identifies 3-phase meters on 3-phase 4-wire wye and 3-phase 3-wire delta systems, and 2-phase meters on single-phase 3-wire systems.
A continuación, para cada medidor virtual posible, su varianza del ángulo de fase de circuito de ramificación se calcula usando esta ecuación de varianza:Next, for each possible virtual meter, its branch circuit phase angle variance is calculated using this variance equation:
donde x es cada uno de los ángulos de fase de circuito de ramificación en el posible medidor virtual, u es el promedio de los ángulos de fase de circuito de ramificación en el posible medidor virtual, y N es el número de ramificaciones y sensores 34 de corriente de circuito de ramificación asociados en el posible medidor virtual. La varianza de la corriente de circuito de ramificación para cada posible medidor virtual también se calcula usando la misma ecuación, donde x es cada una de las corrientes de circuito de ramificación en el posible medidor virtual, u es el promedio de las corrientes de circuito de ramificación en el posible medidor virtual, y N es el número de ramificaciones y sensores 34 de corriente de circuito de ramificación asociados en el posible medidor virtual.where x is each of the branch circuit phase angles in the possible virtual meter, u is the average of the branch circuit phase angles in the possible virtual meter, and N is the number of branches and sensors 34 of associated branch circuit current in the possible virtual meter. The variance of the branch circuit current for each possible virtual meter is also calculated using the same equation, where x is each of the branch circuit currents in the possible virtual meter, u is the average of the branch circuit currents in the possible virtual meter. branch in the possible virtual meter, and N is the number of branches and associated branch circuit current sensors 34 in the possible virtual meter.
Después, para cada circuito de ramificación y el sensor 34 de corriente de circuito de ramificación asociado, se determina un medidor virtual candidato comparando todas las varianzas de todos los posibles medidores virtuales que lo incluyen. Si uno de los medidores virtuales que incluye el circuito de ramificación tiene la varianza más baja del ángulo de fase de circuito de ramificación y la varianza más baja de corriente de circuito de ramificación, se determina que es un medidor virtual candidato. De cualquier otra manera, no hay un medidor virtual candidato para esa ramificación.Then, for each branch circuit and associated branch circuit current sensor 34, a candidate virtual meter is determined by comparing all variances of all possible virtual meters that include it. If one of the virtual meters that includes the branch circuit has the lowest branch circuit phase angle variance and the lowest branch circuit current variance, it is determined to be a candidate virtual meter. Otherwise, there is no candidate virtual meter for that branch.
Si hay un posible medidor virtual donde cada uno de sus circuitos de ramificación ha determinado el posible medidor virtual para ser su medidor virtual candidato, entonces ese posible medidor virtual se identifica como un medidor virtual con alta confianza.If there is a potential virtual meter where each of its branch circuits has determined the potential virtual meter to be its candidate virtual meter, then that potential virtual meter is identified as a virtual meter with high confidence.
Para aumentar la confianza, se puede colocar un filtro en las varianzas, de modo que si la varianza entre los ángulos de fase o las corrientes es demasiado alta, no se identifica ningún medidor candidato.To increase confidence, a filter can be placed on the variances so that if the variance between phase angles or currents is too high, no candidate meter is identified.
Si bien se han descrito en detalle realizaciones específicas del concepto descrito, los expertos en la técnica apreciarán que se podrían desarrollar diversas modificaciones y alternativas a estos detalles en vista de las enseñanzas generales de la descripción. En consecuencia, las disposiciones particulares descritas pretenden ser únicamente ilustrativas y no limitativas en cuanto al alcance del concepto descrito, al que se le debe dar toda la amplitud de las reivindicaciones adjuntas. While specific embodiments of the disclosed concept have been described in detail, those skilled in the art will appreciate that various modifications and alternatives to these details could be developed in view of the general teachings of the description. Consequently, the particular arrangements described are intended to be illustrative only and not limiting in terms of the scope of the described concept, which should be given the full breadth of the attached claims.
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